本发明属于黄铜熔炼铸造技术领域，尤其涉及到一种大规格黄铜铸锭的除气熔炼方法。
背景技术：
黄铜铸锭气泡缺陷一直以来是熔炼车间最为关键的质量问题，尤其针对具有 “长、大、方”特性的黄铜铸锭，在浇铸好的黄铜铸锭内部容易存在气孔、夹杂等缺陷，严重影响后期的使用质量，同时，由于铸坯气泡均形成于铸锭内中部的特性，因而从铸锭外表面根本无法发现，只有待轧制带坯退火清洗时才表现出来，导致改制分条或回炉，严重影响生产成本和生产效率，且潜在的微小气泡成检难以发现，存在严重的市场风险。
技术实现要素：
发明要解决的技术问题
本发明在于克服现有技术中生产的大规格黄铜铸锭内部存在气孔、夹杂等不足，提供了一种大规格黄铜铸锭的除气熔炼方法，采用本发明的技术方案能够有效消除大规格黄铜铸锭的内部缩孔、气孔、夹杂等缺陷，同时还能保障铜水在结晶器内良性结晶，显著提高了大规格黄铜铸锭的质量。
技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的一种大规格黄铜铸锭的除气熔炼方法，其步骤如下：
步骤一、将黄铜原料加入铜水炉内进行加热熔化，待黄铜原料完全熔化后，用高纯氮气或者氩气作为载气，向熔融黄铜中吹入黄铜精炼剂，接着捞净铜液表面灰渣；
步骤二、接步骤一，添加3-5锹米糠覆盖后，立即自上而下充分搅拌5次以上，且每次搅拌的时间均为2-3min，出炉前测温，当温度达到1050-1070℃后立即进行下一步骤；
步骤三、将铜水炉内的铜水通过流管本体浇入水冷结晶器内，开始进行拉铸，得到黄铜铸锭。
作为本发明进一步改进，步骤三中：当铜水中铅的含量小于150ppm，拉铸速度为17rpm，冷却水压为0.2Mpa。
作为本发明进一步改进，步骤三中：当铜水中铅的含量大于150ppm且小于200ppm，拉铸速度为14rpm，冷却水压为0.25Mpa。
作为本发明进一步改进，步骤三中：所述的流管本体从上至下依次包括连接段、过渡段和插入段，其中，所述的连接段为上小下大的圆台形结构，该流管本体内设置有第一进液孔和第二进液孔，其中，所述第一进液孔沿流管本体的轴向依次贯穿连接段、过渡段至插入段的内部，但不贯穿插入段，所述的第二进液孔与第一进液孔相连通，且该第二进液孔沿流管本体的径向贯穿插入段，所述第二进液孔至少为一对，且每对第二进液孔的中轴线均位于同一直线上；
所述的铜水炉上设置有浇注口，上述连接段卡接在浇注口内，上述插入段的下部插入结晶器内的铜液中，且上述第二进液孔浸没在结晶器内的铜液中。
作为本发明进一步改进，所述第二进液孔的直径为7-9mm。
作为本发明进一步改进，所述的第二进液孔为两对，且两对第二进液孔的中轴线所在直线之间的夹角为α。
作为本发明进一步改进，所述夹角α的大小为35-45度。
作为本发明进一步改进，结晶器内铜水的液面与结晶器口沿保持 1-2cm，且上述插入段的下部插入铜水的深度保持 1-2cm。
作为本发明进一步改进，所述第一进液孔未贯穿的插入段部分高度为13-17mm。
有益效果
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下显著效果：
（1）本发明的一种大规格黄铜铸锭的除气熔炼方法，通过添加米糠覆盖，且随后立即进行搅拌，目的是为了除去铜水中的氧气，这一做法对于本领域技术人员来说是常规选择，但申请人想要强调一点的是，判断实际要解决的技术问题时，区别技术特征可能有多个，一般情况下其中的一个区别技术特征是无法解决技术问题的，必然是几个区别技术特征共同解决一个技术问题的（尤其在此处），确定技术问题时，不能根据区别技术特征本身来确定，应该综合考虑各个区别技术特征之间的关系，并结合说明书的内容来综合确定实际要解决的技术问题，本发明中添加米糠的量、搅拌的次数、搅拌的方向以及搅拌的时间，这四个参数的设置缺一不可，且它们之间相互关联，因此需要将这些技术特征综合起来考虑，不能单独拆分开来看，同时，申请人经过长期的生产实践和理论分析发现，米糠的添加量为3-5锹，搅拌次数为5次以上，每次搅拌时间为2-3min，搅拌的方向为自上而下，当满足以上四个参数的具体设置时，最有利于铜水中氧气的去除，因此，以上这四个参数的具体设置是本发明的关键创新点之一。
（2）本发明的一种大规格黄铜铸锭的除气熔炼方法，其拉铸机进行拉铸铜锭时，当铜水中铅的含量小于150ppm，拉铸速度为17rpm，冷却水压为0.2Mpa；当铜水中铅的含量大于150ppm且小于200ppm，拉铸速度为14rpm，冷却水压为0.25Mpa。需要说明的是：长期的生产经验使申请人确定铜水中铅的含量不能超过200 ppm，否则拉铸出的铸锭中极易产生气泡，因此本发明将铜水中所含的铅量严格控制在200ppm内，但经过后续实践操作发现，即使铅的含量已经控制在200ppm内，拉铸出的铸锭仍然存在气泡、夹杂等缺陷，此时申请人又陷入毫无头绪阶段，因为申请人不知道是之前设定的铅含量控制有问题，还是其他环节的配合出现问题，申请人经过后续长期的生产实践和理论分析发现，将铅的含量控制在200ppm内是没有问题的，问题是针对200ppm内铅的含量需要划分为几个区域，并针对这几个区域分别设定拉铸速度值和冷却水压值，在确定这一方向后，申请人又重拾信心，继续投身于试验中，最终得出这一技术成果：当铜水中铅的含量小于150ppm，拉铸速度为17rpm，冷却水压为0.2Mpa；当铜水中铅的含量大于150ppm且小于200ppm，拉铸速度为14rpm，冷却水压为0.25Mpa。通过将这一技术成果应用于大规格黄铜铸锭的除气熔炼方法中，有效提高了大规格黄铜铸锭的质量。
（3）本发明的一种大规格黄铜铸锭的除气熔炼方法，通过流管本体结构的设计，以及铜水炉、结晶器、流管本体三者之间的合理配合，能够有效消除大规格黄铜铸锭的内部缩孔、气孔、夹杂等缺陷，同时还能保障铜水在结晶器内良性结晶，进一步提高了大规格黄铜铸锭的质量。
附图说明
图1为本发明中流管本体的俯视图；
图2为图1中沿A-A的剖视图。
示意图中的标号说明：
1、流管本体；
11、连接段；12、过渡段；13、插入段；
131、第一进液孔；132、第二进液孔。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。
实施例1
结合图1和图2，本实施例的一种大规格黄铜铸锭的除气熔炼方法，其步骤如下：
步骤一、将黄铜原料加入铜水炉内进行加热熔化，待黄铜原料完全熔化后，用高纯氮气或者氩气作为载气，向熔融黄铜中吹入黄铜精炼剂，接着捞净铜液表面灰渣；
步骤二、接步骤一，添加3-5锹米糠覆盖后，立即自上而下充分搅拌5次以上，且每次搅拌的时间均为2-3min，出炉前测温，当温度达到1050-1070℃后立即进行下一步骤；
需要说明的是：本发明通过添加米糠覆盖，且随后立即进行搅拌，目的是为了除去铜水中的氧气，这一做法对于本领域技术人员来说是常规选择，但申请人想要强调一点的是，判断实际要解决的技术问题时，区别技术特征可能有多个，一般情况下其中的一个区别技术特征是无法解决技术问题的，必然是几个区别技术特征共同解决一个技术问题的（尤其在此处），确定技术问题时，不能根据区别技术特征本身来确定，应该综合考虑各个区别技术特征之间的关系，并结合说明书的内容来综合确定实际要解决的技术问题，本发明中添加米糠的量、搅拌的次数、搅拌的方向以及搅拌的时间，这四个参数的设置缺一不可，且它们之间相互关联，因此需要将这些技术特征综合起来考虑，不能单独拆分开来看，同时，申请人经过长期的生产实践和理论分析发现，米糠的添加量为3-5锹，搅拌次数为5次以上，每次搅拌时间为2-3min，搅拌的方向为自上而下，当满足以上四个参数的具体设置时，最有利于铜水中氧气的去除，因此，以上这四个参数的具体设置是本发明的关键创新点之一。需要进一步说明的是：本发明中熔化的铜水温度调整在1050-1070℃之间，一方面，考虑到温度超过1070℃时，冷却速度跟不上，另一方面，考虑到温度低于1050℃时，会导致铜水流动性差，影响拉铸表面质量。
步骤三、将铜水炉内的铜水通过流管本体1浇入水冷结晶器内，开始进行拉铸，得到黄铜铸锭。
具体在本实施例中，步骤三中拉铸机进行拉铸铜锭时，当铜水中铅的含量小于150ppm，拉铸速度为17rpm，冷却水压为0.2Mpa；当铜水中铅的含量大于150ppm且小于200ppm，拉铸速度为14rpm，冷却水压为0.25Mpa。需要说明的是：长期的生产经验使申请人确定铜水中铅的含量不能超过200 ppm，否则拉铸出的铸锭中极易产生气泡，因此本发明将铜水中所含的铅量严格控制在200ppm内，但经过后续实践操作发现，即使铅的含量已经控制在200ppm内，拉铸出的铸锭仍然存在气泡、夹杂等缺陷，此时申请人又陷入毫无头绪阶段，因为申请人不知道是之前设定的铅含量控制有问题，还是其他环节的配合出现问题，申请人经过后续长期的生产实践和理论分析发现，将铅的含量控制在200ppm内是没有问题的，问题是针对200ppm内铅的含量需要划分为几个区域，并针对这几个区域分别设定拉铸速度值和冷却水压值，在确定这一方向后，申请人又重拾信心，继续投身于试验中，最终得出这一技术成果：当铜水中铅的含量小于150ppm，拉铸速度为17rpm，冷却水压为0.2Mpa；当铜水中铅的含量大于150ppm且小于200ppm，拉铸速度为14rpm，冷却水压为0.25Mpa。通过将这一技术成果应用于大规格黄铜铸锭的除气熔炼方法中，有效提高了大规格黄铜铸锭的质量。
具体在本实施例中，步骤三中的流管本体1从上至下依次包括连接段11、过渡段12和插入段13，其中，连接段11为上小下大的圆台形结构，该流管本体1内设置有第一进液孔131和第二进液孔132，其中，第一进液孔131沿流管本体1的轴向依次贯穿连接段11、过渡段12至插入段13的内部，但不贯穿插入段13。需要说明的是：申请人在设计第一进液孔131时，基于长期的生产实践和理论分析发现，最终拉铸出的黄铜铸锭质量与铜水沿哪个方向进入结晶器内是有一定关联的，申请人经过后期实验的不断探索，最终发现铜水不能沿着竖直方向直接进入结晶器内，因为这会导致位于结晶器内的中部和周部铜水冷却速度相差较大，最终导致拉铸出的黄铜铸锭内部容易存在气孔、夹杂等缺陷，因此，本发明中第一进液孔131并不贯穿插入段13，从而消除铜水流入时对铸造液穴的冲击，缩短液穴深度，从而缩小凝固过渡区，进而保证结晶器内的中部和周部铜水冷却速度相差不大，提高黄铜铸锭的质量。
第二进液孔132与第一进液孔131相连通，该第二进液孔132沿流管本体1的径向贯穿插入段13，且该第二进液孔132至少为一对，每对第二进液孔132的中轴线均位于同一直线上；需要说明的是：申请人经过长期的生产实践和理论分析发现，若铜水沿水平方向进入结晶器内，有利于改善黄铜铸锭的质量，因此本发明中第二进液孔132沿流管本体1的径向贯穿插入段13设计，保证第二进液孔132的平直度，从而使得铜水能够沿水平方向流入结晶器内，其次，本发明中第二进液孔132至少为一对，且每对第二进液孔132的中轴线均位于同一直线上，目的是为了保证从流管本体1流入结晶器内的铜水在结晶器内分布均匀，进一步提高黄铜铸锭的质量。具体在本实施例中，第二进液孔132的直径为7-9mm，且第二进液孔132为两对，两对第二进液孔132的中轴线所在直线之间的夹角为α，该夹角α的大小优选为35-45度，以上第二进液孔132的直径、第二进液孔132的对数以及夹角α的设计有利于减少或消除铸造结晶时因凝固过渡区过长或不均衡而产生的内部缩孔现象，从而显著提高黄铜铸锭的质量，满足黄铜铸锭的生产需求。
铜水炉上设置有浇注口，上述连接段11卡接在浇注口内，上述插入段13的下部插入结晶器内的铜液中，且上述第二进液孔132浸没在结晶器内的铜液中。需要说明的是：浇铸时，流管本体1上的插入段13，其下部需插入结晶器内的铜液中，且要求流管本体1内的第二进液孔132完全浸没在结晶器内的铜液中，从而减小或消除铜水流入时对铸造液穴的冲击，缩短液穴深度，从而缩小凝固过渡区，进而保证结晶器内的中部和周部铜水冷却速度相差不大，提高大规格黄铜铸锭的质量。具体在本实施例中，结晶器内铜水的液面与结晶器口沿保持 1-2cm，且插入段13的下部插入铜水的深度保持 1-2cm，从而确保在拉铸过程中液面平稳，进而能够保障铜水在结晶器内良性结晶，提升铸造质量，同时，考虑到要满足上述条件，本发明中将第一进液孔131未贯穿的插入段13部分高度设计为13-17mm。
通过以上流管本体1结构的设计，以及铜水炉、结晶器、流管本体1三者之间的合理配合，能够有效消除大规格黄铜铸锭的内部缩孔、气孔、夹杂等缺陷，同时还能保障铜水在结晶器内良性结晶，进一步提高了大规格黄铜铸锭的质量。
综上，本发明通过优化原有的熔炼铸造工艺，设置合理的工艺参数，以及设计新的熔炼铸造设备结构，合理设置熔炼铸造设备之间的位置关系，有效消除大规格黄铜铸锭的内部缩孔、气孔、夹杂等缺陷，同时还能保障铜水在结晶器内良性结晶，显著提高了大规格黄铜铸锭的质量。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。