CN101928847A - 一种镁合金熔炼工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种镁合金熔炼工艺，该种工艺先将含MgCl2的镁合金熔剂加热熔化，再向其中分批加入预热的含粗镁的镁合金炉料进行熔化，全部炉料熔化后，再移出多余镁合金熔剂。本发明可以以粗镁为镁料，基于镁合金熔剂熔化后炉料的分批次加入方式，不仅避免了镁合金熔炼过程中的氧化烧损和氧化物夹杂的产生，并且可使炉料中原有的氧化物与MgCl2充分接触而有效去除，解决传统熔剂保护工艺中存在的镁合金氧化烧损严重和氧化物夹杂含量较高的问题，提高镁合金的收得率、提升镁合金产品的品质。

Description

一种镁合金熔炼工艺
技术领域
本发明涉及一种镁合金熔炼工艺，特别涉及一种采用由粗镁直接合金化的短流程制备镁合金的工艺，属于冶金技术领域。
背景技术
与钢铁、铝等常用结构材料相比，镁合金具有较低的密度、高比强度和高比刚度、优良的抗磁性和减震性、良好的切削加工性和尺寸稳定性、易回收等特性，在交通、通讯和航天航空等领域具有广阔的应用前景。
镁合金的熔炼不同于钢铁、铝等常用结构材料，因为镁化学活性高，在高温下极易与空气中的氧发生氧化反应，甚至燃烧、爆炸，使其熔炼过程比较困难，在熔炼过程中需要防止氧化、燃烧的保护工艺。
目前，国内外常用的阻止镁合金氧化燃烧的工艺主要有3种：熔剂保护工艺、气体保护工艺和合金元素保护工艺。熔剂保护原理为：熔融的熔剂借助表面张力的作用，在镁熔体表面形成一层连续、完整的覆盖层，隔绝空气，防止镁的氧化、燃烧。传统的镁合金熔体的熔剂保护工艺的主要步骤是：首先在熔化炉内洒上底熔剂，一次性全部加入所有炉料，洒上表面熔剂，然后升温熔化。在采用由纯镁锭制备镁合金时，传统的镁合金熔体的熔剂保护工艺具有良好效果。采用由纯镁锭制备镁合金时，先将粗镁熔化、精炼浇注成纯镁锭，再由纯镁锭经重熔、合金化、精炼、浇注成镁合金，金属镁经历两次重熔、精炼、浇注，致使镁合金生产工艺流程长，能源利用率低，采用由粗镁直接合金化的短流程工艺制备镁合金是镁合金制备工艺发展的必然结果。但是，不同于纯镁锭，粗镁呈树枝状结晶，表面凹凸不平，内部空隙大。采用传统的镁合金熔体的熔剂保护工艺，在熔化前粗镁氧化严重，并发生燃烧现象，镁合金收得率低；产生的氧化物进入镁合金熔体，氧化物夹杂含量较高，镁合金品质低劣。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足而提供一种采用由粗镁直接合金化的短流程工艺制备镁合金时镁合金熔体的熔剂保护新工艺，该工艺可以有效防止镁的氧化和烧损，提高镁合金的收得率、提升镁合金产品的品质。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种镁合金熔炼工艺，包括以下步骤：
(1)按所要制备的镁合金的成分的质量百分比进行备料，其中镁料选自粗镁，将备好的镁合金炉料预热待用；
(2)在熔化炉中加入镁合金熔剂，将镁合金熔剂加热熔化；
(3)镁合金熔剂完全熔化后加入第一批预热的镁合金炉料，加热熔化镁合金炉料，待第一批镁合金炉料完全熔化后，分批次加入剩余镁合金炉料；
(4)待全部镁合金炉料加入并完全熔化后，移出多余镁合金熔剂，根据需要进行扒渣、净化、变质、浇注等工艺。
上述步骤(1)所述的预热温度在100～200℃之间。
步骤(2)所述的镁合金熔剂为含氯化镁的覆盖剂，其加入量是镁合金炉料加入质量的10～20％，熔化温度在400～600℃之间。
步骤(3)所述的分批次加入，一开始加入量很少，随批次的增加，加入量逐渐增加。根据熔剂液面的高低而定，熔剂液面越高，加入量越大，一般范围在镁合金炉料总量的5～50％。镁合金炉料的熔化温度在680～750℃之间。
镁合金炉料分若干批次加入，在保证所加炉料完全淹没在熔剂液面以下的前提下每批炉料的加入量应尽可能多，待每批炉料完全熔化后再加入下一批炉料。这样，所有炉料都是在熔剂液面以下熔化的，实现了在熔化过程中炉料与空气的完全隔绝，有效地防止镁的氧化、燃烧，不仅提高了镁合金的收得率，同时减少了氧化物夹杂的产生，提高镁合金品质。
本发明也可以镁合金废料、纯镁锭为镁料，得到的镁合金氧化夹杂更少。
镁合金熔剂为覆盖剂，覆盖剂的种类和成分不限。大多镁合金覆盖剂含MgCl2、KCl等氯盐、氟盐，MgCl2是镁合金熔剂组成中最重要的组元，对金属氧化物夹杂具有良好的润湿、吸附能力，从而净化镁合金熔体。炉料分批次的加入方式，可实现炉料表面的氧化物夹杂与MgCl2的充分接触，从而有效去除氧化物夹杂，净化镁合金熔体，提高镁合金产品品质。
可见，本发明基于镁合金熔剂熔化后炉料的分批次加入方式，不仅避免了镁合金熔炼过程中的氧化烧损和氧化物夹杂的产生，并且可使炉料中原有的氧化物与MgCl2充分接触而有效去除，解决传统熔剂保护工艺中存在的镁合金氧化烧损严重和氧化物夹杂含量较高的问题，提高镁合金的收得率、提升镁合金产品的品质。得到的镁合金几乎不出现氧化夹杂，熔剂夹杂也很少，熔剂夹杂体积含量≤0.05％，采用定量金相法，在200倍下，选取100个视场，测得氧化物夹杂含量≤0.02％。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例1：AZ91D镁合金熔炼工艺：
(1)按所要制备AZ91D镁合金成份的质量百分比进行备料，并在100～200℃之间预热备用。镁合金炉料包括粗镁、纯铝、纯锌、铝锰中间合金。
(2)在熔化炉中加入RJ-1熔剂，加入量为镁合金炉料的10％(wt％)，将RJ-1熔剂在600℃加热熔化。RJ-1熔剂的成份的质量百分比为：MgCl2：40％～46％；KCl：34％～40％；BaCl2：5.5％～8.5％。
(3)RJ-1熔剂完全熔化后，分批次加入粗镁、纯铝、纯锌、铝锰中间合金等镁合金炉料。将熔化温度调整至在720℃，加入第一批粗镁，待第一批粗镁完全熔化后再加入第二批粗镁，待第二批粗镁完全熔化后，再加入第三批粗镁，依次类推，待每批粗镁完全熔化后，一次性加入全部纯铝、纯锌、铝锰中间合金等剩余炉料。加入炉料时，在保证所加炉料完全淹没在熔剂液面以下的前提下每批炉料的加入量应尽可能多。
(4)待全部炉料加入并完全熔化后，移出多余熔剂，根据需要进行搅拌、扒渣、净化、转移、变质、浇注等工艺。移出的多余熔剂倒入冷凝模，冷却至室温破碎后可重复利用。
实施例2：AZ91D镁合金熔炼工艺：
(1)按所要制备AZ91D镁合金成份的质量百分比进行备料，并在100～200℃之间预热备用。镁合金炉料包括粗镁、纯铝、纯锌、铝锰中间合金。
(2)在熔化炉中加入RJ-2熔剂，加入量为镁合金炉料的20％(wt％)，将RJ-2熔剂在600℃加热熔化。RJ-2熔剂的成份的质量百分比为：MgCl2：38％～46％；KCl：32％～40％；BaCl2：5％～8％；CaF2：3％～5％。
(3)RJ-2熔剂完全熔化后，分批次加入粗镁、纯铝、纯锌、铝锰中间合金等镁合金炉料。将熔化温度调整至在700℃，一次性加入全部纯铝、纯锌、铝锰中间合金，待上述炉料全部熔化后，加入第一批粗镁，待第一批粗镁完全熔化后再加入第二批粗镁，待第二批粗镁完全熔化后，再加入第三批粗镁，依次类推，直到加入所有粗镁。加入炉料时，在保证所加炉料完全淹没在熔剂液面以下的前提下每批炉料的加入量应尽可能多。
(4)待全部炉料加入并完全熔化后，移出多余熔剂，根据需要进行搅拌、扒渣、净化、转移、变质、浇注等工艺。移出的多余熔剂倒入冷凝模，冷却至室温破碎后可重复利用。
实施例3
AZ63镁合金熔炼工艺：
(1)按所要制备AZ91D镁合金成份的质量百分比进行备料，并在100～200℃之间预热备用。镁合金炉料包括粗镁、纯铝、纯锌、铝锰中间合金。
(2)在熔化炉中加入RJ-2熔剂，加入量为镁合金炉料的20％(wt％)，将RJ-2熔剂在600℃加热熔化。RJ-2熔剂的成份的质量百分比为：MgCl2：38％～46％；KCl：32％～40％；BaCl2：5％～8％；CaF2：3％～5％。
(3)RJ-2熔剂完全熔化后，分批次加入粗镁、纯铝、纯锌、铝锰中间合金等镁合金炉料。将熔化温度调整至在700℃，加入第一批粗镁、纯铝、纯锌和铝锰中间合金混合炉料，待上述炉料全部熔化后，再加入第二批依次类推，直到加入所有炉料。加入炉料时，在保证所加炉料完全淹没在熔剂液面以下的前提下每批炉料的加入量应尽可能多。
(4)待全部炉料加入并完全熔化后，移出多余熔剂，根据需要进行搅拌、扒渣、净化、转移、变质、浇注等工艺。移出的多余熔剂倒入冷凝模，冷却至室温破碎后可重复利用。

Claims (6)

1.一种镁合金熔炼工艺，其特征是，包括以下步骤：
(1)按所要制备的镁合金的成分的质量百分比进行备料，其中镁料选自粗镁，将备好的镁合金炉料预热待用；
(2)在熔化炉中加入镁合金熔剂，将镁合金熔剂加热熔化；
(3)镁合金熔剂完全熔化后分批次加入镁合金炉料，待每一批熔化后加入后一批；
(4)待全部镁合金炉料加入并完全熔化后，移出多余镁合金熔剂，根据需要进行后续处理工艺。
2.根据权利要求1所述的镁合金熔炼工艺，其特征是，步骤(1)所述的预热温度在100～200℃之间。
3.根据权利要求1所述的镁合金熔炼工艺，其特征是，步骤(2)中所述的镁合金熔剂为含氯化镁的覆盖剂，
4.根据权利要求1所述的镁合金熔炼工艺，其特征是，步骤(2)中，所述的镁合金熔剂加入量是镁合金炉料加入质量的10～20％，熔化温度在400～600℃之间。
5.根据权利要求1所述的镁合金熔炼工艺，其特征是，步骤(3)所述的分批次加入为先分批次加入镁料再一次性加入其它镁合金炉料，或者先一次性加入镁料外的其它镁合金炉料再分批次加入镁料，或者分批次加入所有镁合金炉料的混合物。
6.根据权利要求1所述的镁合金熔炼工艺，其特征是，步骤(3)所述的镁合金炉料的熔化温度在680～750℃之间。
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