CN102671947A - 一种镁合金板材铸轧设备及方法 - Google Patents

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许光明
崔建忠
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本发明涉及合金制备技术领域，具体涉及一种镁合金板材铸轧设备及方法。本发明的镁合金板材铸轧设备，包括铸轧辊和浇铸嘴子，铸轧辊内部通入冷却水，浇铸嘴子上设有浇注口，浇铸嘴子采用铸铁材质，浇铸嘴子前端设有两块石墨板，浇铸嘴子内部设有加热电阻丝，石墨板与铸轧辊接触连接。首先进行镁合金熔炼，熔炼温度比合金的液相线温度高40~60℃，然后采用吹氩气方法除去空气，过滤，然后进行浇注，当铸轧嘴子预热温度控制在700~750℃时进行铸轧，铸轧参数为：铸轧温度700~750℃，铸轧速度2.5~3.8米/分，铸轧区长度70~120mm，最后进行温轧和退火。制备出的镁合金板材质量得到显著提高。

Description

一种镁合金板材铸轧设备及方法
技术领域
本发明涉及合金制备技术领域，具体涉及一种镁合金板材铸轧设备及方法。
背景技术
我国具有丰富的镁资源，是镁矿产富国，矿产资源占世界镁矿产的50%，原镁产能、产量和出口均居世界首位。
镁合金双辊铸轧技术以其短流程、低能耗的特点越来越多的受到人们的重视，使之成为了当前冶金行业的主要研究方向之一，将凝固与成形融为一体，把铸造与压力加工合二为一，利于简化工序、缩短流程、节省能源，同时在凝固过程中施加变形也是金属近终成形过程的有效途径。双辊铸轧法特点决定了其生产具有特殊性能产品可能性，可以极大地缩短现行变形镁板带材生产的工艺流程，降低制造成本，解决推广应用的关键瓶颈环节，引领变形镁板带材生产方式的一次革命，实现变形镁合金推广应用的新突破。对镁合金的大量工业化生产具有深远意义和巨大现实利益。
目前镁合金板材生产大都采用半连续铸造和轧制的方法，生产成本高，成材率低，绝大多数的连续铸轧技术也都借鉴了铝合金铸轧技术，采用硅酸铝材料作为制作铸嘴的原料。但是金属镁活泼的化学性质决定了镁合金熔体可与硅酸铝发生剧烈反应，把铝从其中置换出来，为了弥补这个缺点，在铸嘴内部涂氮化硼并进行烧结，在此基础上在铸嘴内壁再粘贴石墨纸，防止镁合金熔体与硅酸铝接触而反应。但是，由于镁合金铸轧工艺是连续的生产过程，而硅酸铝表面的氮化硼涂层在高温条件下由于与硅酸铝的膨胀系数不一致，在生产一定时间后产生裂纹，镁合金熔体很容易进入硅酸铝基体而产生剧烈反应，在短短一分钟时间内就可以使铸嘴漏镁合金熔体导致严重的后果。除此之外，由于硅酸铝铸嘴材料为绝好保温材料，且正常的铸轧速度较低，镁合金在铸轧凝固过程中合金元素往中心偏聚，造成中心偏析，严重影响铸轧坯料的质量。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种镁合金板材铸轧设备及方法，连续铸轧出的镁合金板材质量得到显著提高。
本发明的镁合金板材铸轧设备，包括铸轧辊和浇铸嘴子，铸轧辊内部通入冷却水，浇铸嘴子上设有浇注口，浇铸嘴子采用铸铁材质，浇铸嘴子前端设有两块石墨板，浇铸嘴子内部设有加热电阻丝，石墨板与铸轧辊接触连接；
所述的两块石墨板之间的流道深度≥8mm；
所述的两块石墨板与铸轧辊接触处的最大距离为20～32mm。
本发明的镁合金板材铸轧方法，按如下步骤进行：首先进行镁合金熔炼，熔炼温度比合金的液相线温度高40~60℃，然后采用吹氩气方法除去空气，当镁合金熔体从熔炼炉转移到中间包和中间包转移到铸嘴过程中采用碳或氧化铝或不锈钢丝网过滤夹杂和渣，然后进行浇注，当铸轧嘴子预热温度控制在700~750℃时进行铸轧，铸轧参数为：铸轧温度700~750℃，铸轧速度2.5~3.8米/分，铸轧区长度70~120mm，最后进行温轧和退火； 
所述的镁合金为镁铝锰系列镁合金，为MB1～7，成分配比按国标执行；
所述的温轧温度为200～220℃，每道次压下量为15%，总压下量≤40%；
所述的退火温度为250～350℃，退火时间1～6小时。
与现有技术相比，本发明的特点及其有益效果是：
1.采用与镁合金熔体不发生反应的石墨板材和铸铁材料作为铸嘴材料，利用石墨的润滑作用防止铸轧辊被磨损，高纯石墨板对铸轧辊进行接触式涂抹，防止铸轧辊表面的粘接；
2.由于石墨具有一定的导热作用，具有对镁合金熔体进行预降温的作用，因此需要对铸嘴进行预热，使铸嘴温度达到或接近镁合金熔体的浇注温度，防止镁合金熔体在流经铸嘴时在铸嘴内凝固；
3.铝合金铸轧中铸嘴与铸轧辊留有0.5mm的空隙，而本发明铸嘴前沿的石墨与铸轧辊接触并磨合，防止镁合金熔体与空气接触，避免镁合金的氧化；
4.普通铸轧的铸轧区长度为30~50mm，而本铸轧方法的铸轧区长度70~120mm，大幅度提高铸轧辊的冷却作用，从而铸轧速度从普通铸轧的0.8~1m/min提高到2.5~3.8m/min，提高了生产效率，更是细化了镁合金铸轧坯料内部组织；
5.由于石墨板具有导热和降低镁合金熔体温度的作用，镁合金熔体在进入铸轧区时温度已经接近凝点，同时铸轧区很长，快速的冷却作用使得镁合金中合金元素在凝固过程中来不及充分传质，使得合金元素分布比较慢铸轧速度的分布更加均匀，中心偏析明显减弱甚至消失，从而大幅度提高了镁合金板材的质量。
附图说明
图1为本发明采用的镁合金板材铸轧设备结构示意图，其中1铸轧辊，2铸铁嘴子，3石墨板，4浇注口，5加热电阻丝；
图2为实施例1制备的镁合金板材的宏观照片；
图3为实施例1铸轧后镁合金板材的显微组织照片；
图4为实施例1温轧后镁合金板材的显微组织照片；
图5为实施例1退火后镁合金板材的显微组织照片；
图6为实施例1制备的镁合金板材的拉伸性能。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作详细说明，但本发明的保护范围不仅限于下述的实施例：
实施例1：制备的镁合金为镁铝锰系列镁合金MB1，采用的镁合金板材铸轧设备，包括铸轧辊1和浇铸嘴子2，铸轧辊1内部通入冷却水，浇铸嘴子2上设有浇注口4，其特征在于浇铸嘴子2采用铸铁材质，浇铸嘴子2前端设有两块石墨板3，浇铸嘴子2内部设有加热电阻丝5，石墨板3与铸轧辊1接触连接，两块石墨板之间的流道深度为8mm，两块石墨板与铸轧辊接触处的最大距离为20mm；
镁合金板材铸轧方法：首先进行镁合金MB1熔炼，熔炼温度比合金的液相线温度高40℃，然后采用吹氩气方法除去空气，当镁合金熔体从熔炼炉转移到中间包和中间包转移到铸嘴过程中采用碳过滤夹杂和渣，然后对镁合金熔体进行浇注，对铸轧嘴子预热到700°温度后进行轧制，铸轧参数为：铸轧温度700°，铸轧速度2.5米/分，铸轧区长度70mm，然后进行温轧，温轧温度为200℃，每道次压下量为15%，总压下量40%，最后进行退火，退火温度为250℃，退火时间1小时；
制备的镁合金延伸率在20%，屈服强度在150MPa，抗拉强度在235MPa。
实施例2：制备的镁合金为镁铝锰系列镁合金MB3，采用的镁合金板材铸轧设备，包括铸轧辊1和浇铸嘴子2，铸轧辊1内部通入冷却水，浇铸嘴子2上设有浇注口4，其特征在于浇铸嘴子2采用铸铁材质，浇铸嘴子2前端设有两块石墨板3，浇铸嘴子2内部设有加热电阻丝5，石墨板3与铸轧辊1接触连接，两块石墨板之间的流道深度为10mm，两块石墨板与铸轧辊接触处的最大距离为32mm；
镁合金板材铸轧方法：首先进行镁合金MB3熔炼，熔炼温度比合金的液相线温度高60℃，然后采用吹氩气方法除去空气，当镁合金熔体从熔炼炉转移到中间包和中间包转移到铸嘴过程中采用氧化铝过滤夹杂和渣，然后对镁合金熔体进行浇注，对铸轧嘴子预热到750°温度后进行轧制，铸轧参数为：铸轧温度750°，铸轧速度3.8米/分，铸轧区长度120mm，然后进行温轧，温轧温度为220℃，每道次压下量为15%，总压下量35%，最后进行退火，退火温度为350℃，退火时间6小时；
制备的镁合金延伸率在21%，屈服强度在160MPa，抗拉强度在230MPa。
实施例3：制备的镁合金为镁铝锰系列镁合金MB7，采用的镁合金板材铸轧设备，包括铸轧辊1和浇铸嘴子2，铸轧辊1内部通入冷却水，浇铸嘴子2上设有浇注口4，其特征在于浇铸嘴子2采用铸铁材质，浇铸嘴子2前端设有两块石墨板3，浇铸嘴子2内部设有加热电阻丝5，石墨板3与铸轧辊1接触连接，两块石墨板之间的流道深度9mm，两块石墨板与铸轧辊接触处的最大距离为25mm；
镁合金板材铸轧方法：首先进行镁合金MB7熔炼，熔炼温度比合金的液相线温度高50℃，然后采用吹氩气方法除去空气，当镁合金熔体从熔炼炉转移到中间包和中间包转移到铸嘴过程中采用不锈钢丝网过滤夹杂和渣，然后对镁合金熔体进行浇注，对铸轧嘴子预热到720°温度后进行轧制，铸轧参数为：铸轧温度720°，铸轧速度3.0米/分，铸轧区长度100mm，然后进行温轧，温轧温度为210℃，每道次压下量为15%，总压下量38%，最后进行退火，退火温度为300℃，退火时间3小时；
制备的镁合金延伸率在20%，屈服强度在155MPa，抗拉强度在240MPa。

Claims (7)

1.一种镁合金板材铸轧设备，包括铸轧辊和浇铸嘴子，铸轧辊内部通入冷却水，浇铸嘴子上设有浇注口，其特征在于浇铸嘴子采用铸铁材质，浇铸嘴子前端设有两块石墨板，浇铸嘴子内部设有加热电阻丝，石墨板与铸轧辊接触连接。
2.根据权利要求1所述的一种镁合金板材铸轧设备，其特征在于所述的两块石墨板之间的流道深度≥8mm。
3.根据权利要求1所述的一种镁合金板材铸轧设备，其特征在于所述的两块石墨板与铸轧辊接触处的最大距离为20～32mm。
4.一种镁合金板材铸轧方法，其特征在于按如下步骤进行：首先进行镁合金熔炼，熔炼温度比合金的液相线温度高40~60℃，然后采用吹氩气方法除去空气，当镁合金熔体从熔炼炉转移到中间包和中间包转移到铸嘴过程中采用碳或氧化铝或不锈钢丝网过滤夹杂和渣，然后进行浇注，当铸轧嘴子预热温度控制在700~750℃时进行铸轧，铸轧参数为：铸轧温度700~750℃，铸轧速度2.5~3.8米/分，铸轧区长度70~120mm，最后进行温轧和退火。
5.根据权利要求4所述的一种镁合金板材铸轧方法，其特征在于所述的镁合金为镁铝锰系列镁合金MB1～7，成分配比按国标执行。
6.根据权利要求4所述的一种镁合金板材铸轧方法，其特征在于所述的温轧温度为200～220℃，每道次压下量为15%，总压下量≤40%。
7.根据权利要求4所述的一种镁合金板材铸轧方法，其特征在于所述的退火温度为250～350℃，退火时间1～6小时。
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