【精品】銅冶金及現(xiàn)代冶金技術

1、鋁、銅冶金及現(xiàn)代冶金技術鋁冶金（Al2O33H2O）和 Al2O3H2O 鋁冶金生產(chǎn)氧化鋁 1） 在高溫壓煮器中： Al2O3NaOH NaAlO2 H2O （1） （等于Al2O3 進入到溶液中，而SiO2，F(xiàn)e2O3等或反應沉淀，或不溶成為渣） 2）在 NaAlO2 溶液中加入Al（OH）3晶種并機械攪拌： NaAlO2 H2O Al（OH）3 NaOH （2） 3）煅燒Al（OH）3 Al（OH）3 Al2O3 H2O （3） 500550 為 Al2O3 900以上為 Al2O3 氧化鋁電解 熔鹽的電解法 Na3AlF6的作用 1） 晶溫度938 ，電解溫度950970 2) Na3A

2、lF6能熔10的Al2O3 Na3AlF6Al2O3 鋁合金固溶強化變形鋁合金鑄造鋁合金變形鋁合金: 加熱可形成單相合金鑄造鋁合金：具有共晶組織不可變形（AlSi；AlMg；AlCu；AlZn）AlSi鑄造鋁合金共晶點Si10，當Si大于6時必須變質(zhì)。鋁合金的熔煉要求：1）成分合格：靠配料計算，注意燒損元素； 2） 溫度合適：適中，720750； 3） 含氫量 H 少；夾雜少（固相Al2O3）； 4） 進行變質(zhì)（AlSi合金Si量大于6%時）。 前二條是熔煉所有合金的共性，2，3條是鋁合金 的特性，也就是重點。熔煉特點 1）吸氫：夾雜 Al (固) H2O Al（OH）3 H Al（OH）3

3、Al2O3 H2O Al (液) H2O Al2O3 H Al CmHn Al4C3 H 由于溶解度變化凝固時形成針孔 H H2防 2） 夾雜（Al2O3）； 上述反應形成的Al2O3細小，比重與Al相差不多，漂浮在鋁液中。 3）夾雜和 H 的關系： a）表面的Al2O3膜能 保護Al液不繼續(xù)被氧化； b) 同時也使過飽和的 H 不能向大氣擴散。 c） 當溫度900時， Al2O3 轉變?yōu)?Al2O3 ， 比重變大，膜開裂， Al2O3 膜下沉，鋁液夾雜增多。所以必須低溫熔煉。 表層致密的Al2O3膜 H O2Al2O3靜鋁合金精煉目的和方法目的 ：去Al2O3和 H 方法：1） 吹泡法：形成

4、不溶不反應的氣泡。液鋁的和氣泡的氫分壓：H = k (PH2)1/2 ，當PH2 0， H 向氣泡擴散，氣泡上升將H和雜質(zhì)帶出 。采用的氣體有：N2，Cl2（Cl2，N2，CO）三氣。其中Cl2能和H 直接反應：Cl H HCl（氣），效果最好，勞動條件最差。此外：ZnCl2AlALCl3 （氣）Zn。最清潔的是N2，但效果最差。排22. 熔劑法：擴散法 原理：在液面上撒放熔劑：1）讓熔劑吸附Al2O3 ；2）破壞表面Al2O3的 連 續(xù)性，使 H 。 對熔劑的要求： 1） 對Al2O3有吸附性； 2） 熔點低于鋁液，起覆蓋作用； 3） 比重輕，上浮在鋁液表面。 熔劑種類：NaCl，KCl 和

5、冰晶石 （Na3AlF6）過濾 ，真空加壓： 氫氣孔形成條件： PH2 Pa h 2/ Pa ； Pa越大，氫氣孔越難形成?？焖倌谭?。氫氣孔6. 精練效果檢查：表面觀察法一點說明：精練 H ，Al2O3排一即可，只防出現(xiàn)H2 針孔。鋁熔煉要掌握一個“靜” 字；具體內(nèi)容是“防，排，溶”三字。溶鋁硅合金的變質(zhì)處理目的 改變（Al）Si）共晶體中Si的形貌。效果 Si 的形貌，三維的菜花狀變?yōu)闃渲睿S的片狀變?yōu)闄E圓狀。方法 NaF Al AlF Na 。Na溶在鋁液中。注意： 1）變質(zhì)后要在20 分鐘內(nèi)澆注完畢，否則失效。 2） 長效變質(zhì)劑 Sr ，Bi ，Te。 3） 過共晶Si的變質(zhì)用P，

6、但Na對過共晶Si無變質(zhì)效果，P對共晶Si無變質(zhì) 效果。 Cu 合金和熔煉特點： 1） 導電性 用途占50以上； 2） 導熱，無磁性，耐磨。 所以一般不作為結構材料。銅合金的分類： 純銅 無氧銅 熔煉的難點 重點 銅合金 ： 黃銅 以Zn為主 青銅：Sn為主的錫青銅和以Al為主的鋁青銅 白銅 以Ni為主 。 純Cu 熔煉要求Cu99.994相圖特點： 1）含氧大于0.0036出 現(xiàn)共晶體； 2）大于0.001也會出現(xiàn)Cu2O。 氧化特征：Cu2O沒有保護作用。至少氧小于0.0036時，生成的Cu2O是溶于 中。凝固： Cu2O H Cu + H2O 形成水氣泡。事實和理論上都表 明：水氣泡是最

7、主要的氣孔。任務： 去Cu2O（脫氧），去氫。如果說 鋁合金的精練 H ，Al2O3排一即 可，但是銅合金Cu2O H 二者 都必須排除。0.390.0036 Cu2OCuO 銅的脫氧1. 擴散脫氧： 借助液面上的反應還原Cu2O 1） 液面上撒碳化鈣或Ma3Be硼化鎂 CaC2 Cu2O CaO CO Cu Mg3Be Cu2O MgO BeO3 Cu 2） 還原氣氛 Cu2O CO Cu CO2 Cu2O C Cu CO 沉淀脫氧： Mg，Al，Si，Mn，Sn ，P 等都能還原Cu2O。然而只有 用P還原時 生成的P2O5是氣態(tài)，易于排除。 Cu2O P Cu P2O5 P2O5 Cu2

8、O Cu PO3（偏磷酸銅）（上?。?實施操作中采用含P814的磷銅中間合金 （ 講一點Mg） 銅除氣 H Cu：2/100gAl： 0.14/100gCu：6/100gAl： 2/100g溫度 H 0H出現(xiàn)水氣泡區(qū)無水氣泡區(qū)來源： 碳氫化合物的分解危害：凝固時析出H，產(chǎn)生氣泡： 有Cu2O時產(chǎn)生水氣泡。排除方法：1） 氧化除氣法：原理：氫氧平衡：OH2 = K所以： O H方法：加入氧化劑： MnO2，高 錳酸鉀，CuO等。2）通氣法： 與Al相同 通N2氣3）沸騰除氣：利用Zn的沸點只有 900的特點4）真空檢查方法：彎曲180度注： 一般采用氧化除氣后再進行脫氧。真空技術的應用 1 脫氣

9、： H = k (PH2)1/2 2 脫氧： 以鋼為例（回憶鋼脫氧方法）： C FeO CO Fe 3 揮發(fā)4分解5 脫氣動力學循環(huán)脫氣法（RH）原理：抽真空，使液面上升1.5米左右；上升管吹入氬氣，帶動鋼水流動，速度高達5m/s；在真空室內(nèi)，鋼水呈滴狀與真空接觸。RH的改進形式主要的精煉工藝LF(Ladle Furnace process)；AOD(Argon-oxygen decaburizition process );VOD (Vacuum oxygen decrease process) ; RH (Ruhrstahl Heraeus process);CAS-OB( Composi

10、tion adjustments by sealed argon -oxygen blowing process) ；喂線 (Insert thread) ； 鋼包吹氬攪拌(Ladle argon stirring)；噴粉( powder injection )。自選內(nèi)容鋼包吹氬和噴吹LF工藝優(yōu)點： 精煉功能強，適宜生產(chǎn)超低硫、超低氧鋼 具備電弧加熱功能，熱效率高，升溫幅度大，溫度控制精度高 具備攪拌和合金化功能，易于實現(xiàn)窄成分控制，提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性 采用渣鋼精煉工藝，精煉成本較低 設備簡單，投資較少CAS和CAS-OB工藝優(yōu)點： 鋼液升溫和精確控制鋼水溫度 促進夾雜物上浮，提高鋼水純凈度 精

11、確控制鋼液成分，實現(xiàn)窄成分控制 均勻鋼水成分和溫度 與喂線配合，可進行夾雜物的變性處理O2VD和VOD 在電爐鋼廠，VD爐作為真空脫氣設備通常與LF爐雙聯(lián)，生產(chǎn)各種合金結構鋼、優(yōu)質(zhì)碳鋼和低合金高強度鋼。在VD爐上增加頂吹供氧系統(tǒng)，構成VOD爐，可以完成真空吹氧脫碳的功能，適宜冶煉超低碳不銹鋼。RH工藝優(yōu)點： 反應速度快，表觀脫碳速度常數(shù)kC可達到3.5min-1。 處理周期短，生產(chǎn)效率高，常與轉爐配套使用。 反應效率高，鋼水直接在真空室內(nèi)進行反應，可生產(chǎn)H0.510-6，N2510-6，C1010-6的超純凈鋼。 可進行吹氧脫碳和二次燃燒進行熱補償，減少處理溫降； 可進行噴粉脫硫，生產(chǎn)S510-6的超低硫鋼。KTBVAD單晶生長意義：無晶界，少位錯。無機物單晶具有功能性。關鍵：