CN101429604B - 一种锌-铝-稀土中间合金及其在热镀锌合金生产中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种热镀锌合金的生产工艺及其中间合金。其技术方案是：锌—铝—稀土中间合金的组份及重量比为：Al：3％～5％，RE：6％～10％，余量为Zn。热镀锌合金的方法：将锌和铝、稀土按照Al：3％～5％，RE：6％～10％，余量为Zn的重量比配料，加入到具有550～650℃的熔炼温度的中间合金熔炼炉中熔化，搅拌均匀，铸锭成锌—铝—稀土中间合金；将生产热镀锌合金所需的固体锌加入到由热镀锌合金熔炼炉中熔化，成为锌液，加入造渣剂在470～480℃下搅拌造渣，并将炉内渣去除，向锌液中加入按所生产的热镀锌合金配比所需的锌—铝—稀土合金，搅拌，制得热镀锌合金。它降低熔炼合金的温度，缩短熔炼及搅拌的时间，延长有芯感应电炉的寿命，有利于热镀锌合金成分均匀，设备成本低，维护简便的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种合金及合金的生产工艺。特别涉及一种热镀锌合金的生产工艺。
背景技术
冶炼行业一直是资源高消耗的产业，而合金熔炼部分的节能问题尤为突出，合金熔炼一般用燃烧煤气、重油的反射炉或感应炉来生产，其中感应炉是常用的熔炼设备，所以，感应炉的节能问题显得尤为重要。热镀锌合金一般需在锌液中添加其他元素，如添加铝、稀土等，这些添加元素的熔点可能高于锌的熔点，为将这些物质熔化，需将熔炼温度提高，必然增加了能耗。例如目前生产的锌铝稀土热镀锌合金的方法是将锌熔化后直接向锌液中添加固体铝、稀土，使固体铝、稀土在锌液中熔化，由于固体铝的密度：2.7g/cm3，熔点660.4℃，沸点2467℃；稀土La的密度6.174g/cm3，熔点921℃，沸点3457℃；稀土Ce的密度8.24g/cm3，熔点799℃，沸点3426℃；而锌的密度固体298K时为7.14g/cm3，液体692K时为6.62g/cm3，其熔点419.7℃，沸点907℃；上述金属的熔点都比锌高，因此这种锌铝稀土合金要求熔炼温度比较高，一般都需要在550℃以上的温度熔炼，造成锌合金的熔炼能耗升高。且受到设备选型的限制，如有芯感应电炉的熔炼温度一般都在500℃～520℃，温度过高则降低设备的使用寿命，但该种设备所能提供的温度仅能使锌熔化，而不能使铝熔化，不能满足该工艺的要求。另一方面，这种直接添加固体铝、稀土的方式，必需在加入固体铝、稀土后对锌液进行较长时间的搅拌，才能使铝元素在锌合金中分布均匀，而这在工业化生产中，必然增加了生产成本，也难以达到理想的效果，极易因混合不均匀而产生成分偏析，影响合金锭质量。
综上所述，工业化生产中，直接加铝、稀土的方法是热镀锌合金能耗高的原因之一，同时也限制了设备选型，成本较低、维护相对简便的有芯感应电炉无法达到其工艺要求，需对热镀锌合金的生产方法进一步改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种Zn—Al—RE中间合金，它可用于生产Zn—Al—RE热镀锌合金，它具有具有能耗低、设备成本低、维护简便的优点，能降低熔炼合金的温度，缩短熔炼及搅拌的时间，延长有芯感应电炉的寿命，有利于热镀锌合金成分均匀。
本发明的另一目的在于一种生产热镀锌合金生产方法，它采用上述Zn—Al—RE中间合金生产。
本发明的技术方案是：
一种锌—铝—稀土中间合金，它用于生产热镀锌合金，它的组份及重量比为：Al：3％～5％，RE：6％～10％，余量为Zn。
作为对本发明的进一步改进，所述的Zn—Al—RE中间合金组份中RE∶Al重量比为：2∶1。
作为对本发明的进一步改进，所述的Zn—Al—RE中间合金的锭重为10～25kg/块。
一种采用锌—铝—稀土中间合金生产热镀锌合金的方法：其特征在于：
其生产步骤是：
步骤1：将锌和铝、稀土按照Al：3％～5％，RE：6％～10％，余量为Zn的重量比配料，加入到具有550～650℃的熔炼温度的中间合金熔炼炉中熔化，搅拌均匀，铸锭成为锌—铝—稀土中间合金。
步骤2：将步骤1所得锌—铝—稀土合金用于生产热镀锌合金，即首先将生产热镀锌合金所需的固体锌加入到由热镀锌合金熔炼炉中熔化，成为锌液，加入造渣剂在470～480℃下搅拌造渣，并将炉内渣去除，向锌液中加入按所生产的热镀锌合金配比所需的锌—铝—稀土合金，经搅拌制得热镀锌合金。
作为对本发明的进一步改进，所述的中间合金熔炼设备为无芯感应电炉、燃气炉或者燃油炉中的任一种。
作为对本发明的进一步改进，所述的中间合金熔炼设备为设置有搅拌装置的燃气炉或者燃油炉，所述的搅拌装置可以是机械搅拌装置或者惰性气体搅拌装置。
作为对本发明的进一步改进，所述的热镀锌合金熔炼设备为低频感应电炉，单个感应器功率在120KW以上，感应器为可拆卸式，感应器熔沟为喷流型的感应电炉。
作为对本发明的进一步改进，所述的固体锌为析出锌片。
作为对本发明的进一步改进，所述的造渣剂为氯化氨。
本发明的有益效果在于：
根据图1至图3所示的Al-La，Al-Ce，Zn-Al二元相图可知，锌—铝—稀土三元合金的熔点大大低于固体铝、纯稀土La和Ce，含Al：3％～5％，RE：6％～10％的锌合金的熔化温度仅为382℃左右，本发明的申请人利用上述原理，将合金的生产步骤分两步进行，即先在熔炼温度可满足铝、稀土熔化并制成锌—铝—稀土三元合金条件的设备内生产出锌—铝—稀土中间合金，再利用该中间合金生产热镀锌合金，使热镀锌合金生产不一定要在铝、稀土的熔点温度以上的熔炼温度下进行，大大降低了热镀锌合金生产对熔炼设备的工作温度要求，节能效果显著。
如熔炼温度高但总体加热物料量小的中间合金可采用功率在300KW以上，容锌量在750Kg以上的无芯感应电炉生产，它的熔炼温度高达1000℃左右且具有电磁搅拌功能，可倒光炉内熔体，可随时停炉，生产机动灵活，便于更换产品。加热物料量大的热镀锌合金熔炼设备可选用低频感应电炉，单个感应器功率在120KW以上，感应器为可拆卸式，感应器熔沟为喷流型的感应电炉。这种电炉具有热效率高，感应器使用寿命长，单个感应器可拆卸更换，炉膛和感应器可分开捣筑，炉体维修成本低等优点。通过这种设备组合，大大优化了热镀锌合金生产装置的整体性能，具有的环保经济，直收率高，便于大规模的生产，温度便于控制，生产的产品质量好，节约能源的优点。不仅可以大幅度提高Zn—Al—RE合金产量，而且能有效地降低Zn—Al—RE合金的产品单耗。
对于工业化生产而言，降低熔炼温度即可节约大量能源，根据申请人实践使用证明，1吨Zn—Al—RE中间合金可配制Zn—Al—RE热镀锌合金100吨左右，较现有技术中将这100吨热镀锌合金直接用大功率感应电炉在500℃以上熔炼温度下生产出来相比，可降低熔炼温度100℃左右，节能效果显著。
同时节约了升温熔化的时间，而且在相对较低的温度下，含Al：3％～5％，RE：6％～10％的锌合金与锌的互溶性增强，容易混合均匀，进而可缩短搅拌时间，对于工业化生产而言，缩短升温、搅拌时间即可提高生产效率，较现有技术而言，本发明生产热镀锌合金成本可节约5％左右，提高产品质量。
采用本发明的方法生产热镀锌合金使热镀锌合金锭的成分偏析减小，提高热镀锌合金的产品质量。克服了现有技术生产热镀锌合金过程中存在的铝、稀土元素添加困难，需求熔炼温度高，搅拌时间长，合金锭成分易产生偏析的不足。
具体实施方式
实施例1：
一种用于生产热镀锌的锌—铝—稀土中间合金，它的组份及重量比为：Al：3％，RE：6％，余量为Zn；
一种采用锌—铝—稀土中间合金生产热镀锌合金的方法：
其生产步骤是：
步骤1：将锌和铝、稀土按照Al：3％，RE：6％的重量比配料，加入到具有550～650℃的熔炼温度的无芯感应电炉中熔化，搅拌均匀，铸锭成重量为10～25kg/块、含Al：3％，RE：6％、锌为余量的锌—铝—稀土中间合金；
步骤2：将步骤1所得锌—铝—稀土中间合金用于生产热镀锌合金，即首先将生产热镀锌合金所需的电解析出锌片加入到900kw可拆卸式喷流型大功率感应电炉中熔化，成为锌液，向锌液中加入按所生产的热镀锌合金配比所需的锌—铝—稀土中间合金，在温度480℃～520℃的熔炼温度下采用机械搅拌方式搅拌，浇铸成型，即可制得所需的热镀锌合金。
实施例2：
一种用于生产热镀锌的锌—铝—稀土中间合金，它的组份及重量比为：Al：5％，RE：10％，余量为Zn。
一种采用锌—铝—稀土中间合金生产热镀锌合金的方法：
其生产步骤是：
步骤1：将锌和铝、稀土按照Al：5％，RE：10％的重量比配料，加入到具有550～650℃的熔炼温度的燃气炉中熔化，采用惰性气体搅拌装置搅拌均匀，铸锭成重量为10～25kg/块，含Al：5％，RE：10％、锌为余量的锌—铝—稀土中间合金；
步骤2：将步骤1所得锌—铝—稀土中间合金用于生产热镀锌合金，即首先将生产热镀锌合金所需的电解析出锌片加入到600kw可拆卸式喷流型大功率感应电炉中熔化，成为锌液，向锌液中加入按所生产的热镀锌合金配比所需的锌—铝—稀土中间合金，在温度480℃～520℃的熔炼温度下采用惰性气体搅拌装置搅拌，浇铸成型，即可制得所需的热镀锌合金。
实施例2：
一种用于生产热镀锌的锌—铝—稀土中间合金，它的组份及重量比为：Al：5％，RE：10％，余量为Zn。
一种采用锌—铝—稀土中间合金生产热镀锌合金的方法：
其生产步骤是：
步骤1：将锌和铝、稀土按照Al：5％，RE：10％的重量比配料，加入到具有550～650℃的熔炼温度的燃气炉中熔化，采用惰性气体搅拌装置搅拌均匀，铸锭成重量为10～25kg/块，含Al：5％，RE：10％、锌为余量的锌—铝—稀土中间合金；
步骤2：将步骤1所得锌—铝—稀土中间合金用于生产热镀锌合金，即首先将生产热镀锌合金所需的电解析出锌片加入到600kw可拆卸式喷流型大功率感应电炉中熔化，成为锌液，向锌液中加入按所生产的热镀锌合金配比所需的锌—铝—稀土中间合金，在温度480℃～520℃的熔炼温度下采用惰性气体搅拌装置搅拌，浇铸成型，即可制得所需的热镀锌合金。
实施例3：
一种用于生产热镀锌的锌—铝—稀土中间合金，它的组份及重量比为：Al：4％，RE：8％，余量为Zn。
一种采用锌—铝—稀土中间合金生产热镀锌合金的方法：
其生产步骤是：
步骤1：将锌和铝、稀土按照Al：5％，RE：10％的重量比配料，加入到具有550～650℃的熔炼温度的燃油炉中熔化，采用惰性气体搅拌装置搅拌均匀，铸锭成重量为10～25kg/块，含Al：5％，RE：10％、锌为余量的锌—铝—稀土中间合金；
步骤2：将步骤1所得锌—铝—稀土中间合金用于生产热镀锌合金，即首先将生产热镀锌合金所需的电解析出锌片加入到600kw可拆卸式喷流型大功率感应电炉中熔化，成为锌液，向锌液中加入按所生产的热镀锌合金配比所需的锌—铝—稀土中间合金，在温度480℃～520℃的熔炼温度下采用惰性气体搅拌装置搅拌，浇铸成型，即可制得所需的热镀锌合金。
Claims (9)
1.一种锌-铝-稀土中间合金，它用于生产热镀锌合金，其特征在于：它的组份及重量比为：Al：3％～5％，RE：6％～10％，余量为Zn，所述的RE为La和Ce。
2.根据权利要求1所述的一种锌-铝-稀土中间合金，其特征在于：所述的Zn-Al-RE中间合金组份中RE∶Al重量比为：2∶1。
3.根据权利要求1所述的-种锌-铝-稀土中间合金，其特征在于：它的锭重为10～25kg/块。
4.一种采用权利要求1～3任一项所述的锌-铝-稀土中间合金生产热镀锌合金的方法，其特征在于：
其生产步骤是：
步骤1：将锌和铝、稀土按照Al：3％～5％，RE：6％～10％，余量为Zn的重量比配料，加入到具有550～650℃的熔炼温度的中间合金熔炼炉中熔化，搅拌均匀，铸锭成为锌-铝-稀土中间合金；
步骤2：将步骤1所得锌-铝-稀土合金用于生产热镀锌合金，即首先将生产热镀锌合金所需的固体锌加入到由热镀锌合金熔炼炉中熔化，成为锌液，加入造渣剂在470～480℃下搅拌造渣，并将炉内渣去除，向锌液中加入按所生产的热镀锌合金配比所需的锌-铝-稀土合金，搅拌、浇铸制得热镀锌合金。
5.根据权利要求4所述的采用锌-铝-稀土中间合金的生产热镀锌合金方法，其特征在于：所述的中间合金熔炼炉为无芯感应电炉或者燃气炉、燃油炉中的任一种。
6.根据权利要求5所述的采用锌-铝-稀土中间合金的生产热镀锌合金方法，其特征在于：所述的中间合金熔炼炉为设置有搅拌装置的燃气炉或者燃油炉，所述的搅拌装置为机械搅拌装置或者惰性气体搅拌装置。
7.根据权利要求5或6所述的采用锌-铝-稀土中间合金的生产热镀锌合金方法，其特征在于：所述的热镀锌合金熔炼炉为低频感应电炉，单个感应器功率在120KW以上，感应器为可拆卸式，感应器熔沟为喷流型的感应电炉。
8.根据权利要求7所述的采用锌-铝-稀土中间合金的生产热镀锌合金方法，其特征在于：所述的固体锌为析出锌片。
9.根据权利要求7所述的采用锌-铝-稀土中间合金的生产热镀锌合金方法，其特征在于：所述的造渣剂为氯化氨。
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