CN104384461B - 一种高锌镁锌锰合金铸锭的半连续铸造方法 - Google Patents
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Abstract
一种高锌镁锌锰合金铸锭的半连续铸造方法，它涉及一种合金铸锭的熔炼及半连续铸造方法。本发明的目的是要解决现有不含锆的高锌镁锌锰合金铸锭在铸造过程中产生极易产生元素偏析和铸造开裂的问题。主要步骤为熔炼、精炼、半连续铸造。本发明的优点：一、经本发明制备的高锌镁合金半连续铸锭组织均匀，无气孔疏松，杂质含量极低；二、本发明制备的半连续高锌镁锌锰合金铸锭直径为220mm‑230mm，外观完整圆润，组织均匀，不存在任何铸造裂纹。本发明可获得一种不含锆的高锌镁锌锰合金铸锭。
Description
技术领域
本发明涉及一种高锌镁锌锰合金铸锭的铸造方法，它涉及一种合金铸锭的熔炼及半连续铸造方法。
背景技术
高锌镁合金铸锭属于镁锌锰系高强变形镁合金，主要应用于航空、航天以及汽车等领域。锌作为本高锌镁合金中主要的强化元素，随着锌元素的添加，合金的强度大大增加。但是由于高锌镁合金铸态组织中锌元素以及MgZn化合物的沿晶界分布特性，使得合金的热裂倾向大大增加。因此高锌镁合金在铸造过程中极容易开裂，特别是半连续铸造过程中，造成成炉或者成批报废。目前商用高强变形镁合金ZK60，由于锆元素的添加，不仅明显地细化晶粒，而且锆元素可以有效地降低高锌ZK60镁合金的热裂倾向。因此，虽然目前高锌的镁锌锆合金的铸造工艺已经较为成熟，但是用于高锌的镁锌锰合金中依然存在着一定的困难。另一方面，锆元素价格昂贵，并且熔炼过程中易与铁、硅等杂质形成难熔化合物，虽然降低杂质含量，但是也大大增加了锆元素的损失，因此与镁锌锆合金相比，高锌的镁锌锰合金具有无可比拟的优势。
发明内容
为解决现有的高锌镁锌锰合金半连续铸锭在熔炼过程中产生杂质含量偏高，铸造过程中因浇铸温度、铸造速度不当而产生大量裂纹的问题，本发明提供一种高锌镁锌锰合金的半连续铸锭的制备方法。
一种高锌镁锌锰合金铸锭的制备方法具体是按以下步骤完成的：
一种高锌镁锌锰合金半连续铸锭的制备方法，其包括如下步骤：
a)按照元素质量百分比锌：6.0%-6.3%，锰：0.7%-0.9%,余量为镁，分别称取镁锭、锌锭和镁锰中间合金；
b)将镁锭以及镁锰中间合金加入熔炼炉中，将其在690℃-755℃熔炼；
c)待镁锭和镁锰中间合金熔化后加入锌锭，保温30分钟；
d)将炉体温度控制在700℃-750℃，往熔体中持续通入氩气10-20分钟，同时不断地往熔体表面洒阻燃溶剂；
e)去除经过精炼的熔体表面的浮渣；
f)熔体经过除渣后在690℃-755℃静置30分钟，使杂质沉降得到静置熔体；
g)将静置熔体在660℃-685℃铸造,铸造速度65mm-95mm/分钟，铸造时炉内温度715℃-750℃，得到半连续铸锭。
在步骤b中，镁锭以及镁锰中间合金加入熔炼炉中，将其在690℃-755℃熔炼。
在步骤d中，将炉体温度控制在700℃-705℃，往熔体中持续通入氩气10-20分钟，同时不断地往熔体表面洒阻燃溶剂。
在步骤f中，合金熔体经过除渣后在690℃-710℃静置30分钟，使杂质沉降得到静置熔体。
在步骤g中，将静置熔体在675℃-685℃铸造；铸造速度85mm-95mm/分钟。
在步骤g中，铸造时炉内温度740℃-750℃。
在步骤a与步骤b之间有步骤：将氯化钾加入熔炼炉中，在780℃-790℃保温氯化钾熔化，涮洗熔炼炉。
本发明的有益效果：和现有技术相比，本发明步骤b、 d、f中合金在较低的温度下熔炼和保温，有效地降低了合金中铁、硅等杂质元素的含量；步骤d中通入氩气进行无溶剂熔炼避免合金中引入杂质元素；步骤g中适当的半连续铸造温度和铸造速度有效地保证了合金铸锭表面平整、不开裂和锌元素分布均匀。和现有技术相比，本发明的优点：一、本发明制备的高锌镁锌锰合金铸锭组织均匀，无气孔和夹渣，熔体杂质含量（特别是铁含量）极低；二、本发明制备的高锌镁锌锰合金铸锭直径220mm-230mm，外观平整，无任何热裂裂纹。
附图说明
图1是实施例一合金铸锭。
图2是实施例二合金铸锭。
图3是实施例三合金铸锭。
具体实施方式
实施例一：
本实施例是一种高锌镁锌锰合金铸锭的制备方法，具体是按照以下步骤完成：
a)按照元素质量百分比锌：6.0%-6.3%，锰：0.7%-0.9%,余量为镁，分别称取镁锰中间合金（一种原料）、镁锭和锌锭；
b)将镁锭以及镁锰中间合金加入熔炼炉中，将其在690℃-755℃熔炼；
c)待镁锭和镁锰中间合金熔化后加入锌锭，保温30分钟；
d)将炉体温度控制在750℃-755℃，往熔体中持续通入氩气10分钟，同时不断地往熔体表面洒阻燃溶剂；
e)去除经过精炼的熔体表面的浮渣；
f)熔体经过除渣后在645℃-755℃静置30分钟，使杂质沉降得到静置熔体；
g)将静置熔体在660℃-670℃铸造,铸造速度65mm-75mm/分钟，铸造时炉内温度715℃-725℃，得到半连续铸锭。
实施例二：
本实施例是一种高锌镁锌锰合金铸锭的制备方法，具体是按照以下步骤完成：
a)按照元素质量百分比锌：6.0%-6.3%，锰：0.7%-0.9%,余量为镁，分别称取镁锰中间合金（一种原料）、镁锭和锌锭；
b)将氯化钾加入熔炼炉中，在780℃保温氯化钾熔化，涮洗熔炼炉；
c)将镁锭以及镁锰中间合金加入熔炼炉中，将其在690℃-710℃熔炼；
d)待镁锭和镁锰中间合金熔化后加入锌锭，保温30分钟；
e)将炉体温度控制在700℃-705℃，往熔体中持续通入氩气15分钟，同时不断地往熔体表面洒阻燃溶剂；
f)去除经过精炼的熔体表面的浮渣；
g)熔体经过除渣后在690℃-710℃静置30分钟，使杂质沉降得到静置熔体；
h)将静置熔体在660℃-670℃铸造,铸造速度65mm-75mm/分钟，铸造时炉内温度715℃-725℃，得到半连续铸锭。
实施例三：
本实施例是一种高锌镁锌锰合金铸锭的制备方法，具体是按照以下步骤完成：
a)按照元素质量百分比锌：6.0%-6.3%，锰：0.7%-0.9%,余量为镁，分别称取镁锰中间合金（一种原料）、镁锭和锌锭；
b)将氯化钾加入熔炼炉中，在780℃保温氯化钾熔化，涮洗熔炼炉；
c)将镁锭以及镁锰中间合金加入熔炼炉中，将其在690℃-710℃熔炼；
d)待镁锭和镁锰中间合金熔化后加入锌锭，保温30分钟；
e)将炉体温度控制在700℃-705℃，往熔体中持续通入氩气20分钟，同时不断地往熔体表面洒阻燃溶剂；
f)去除经过精炼的熔体表面的浮渣；
g)熔体经过除渣后在690℃-710℃静置30分钟，使杂质沉降得到静置熔体；
h)将静置熔体在675℃-685℃铸造,铸造速度85mm-95mm/分钟，铸造时炉内温度740℃-750℃，得到半连续铸锭。
在具体实施例中，实施例一与实施例二、三的不同之处在于：熔炼过程中未使用氯化钾涮洗熔炼炉，并且实施例一中的半连续铸造温度低于实施例三；实施例二与实施例三的熔炼均在较低的温度下（700℃）进行；实施例二半连续铸造温度与实施例一相等，低于实施例三；实施例三熔炼温度与实施例二相等，但是铸造温度和铸造速度高于实施例一、二。对于高锌的镁锌锰合金，铸造速度过快，温度过高，合金铸锭会出现较多的裂纹；铸造速度过慢，温度过低，合金铸锭表面不平整。
实施例一也可以使用氯化钾涮洗熔炼炉，实施例二、三也可以不使用氯化钾涮洗熔炼炉。
采用下述实施例验证本发明效果：
实施例四：
a)按照元素质量百分比锌：6.1%，锰：0.9%,余量为镁，分别称取分别称取镁锰中间合金（一种原料）、镁锭和锌锭；
b)将氯化钾加入熔炼炉中，在780℃保温氯化钾熔化，涮洗熔炼炉；
c)将镁锭以及镁锰中间合金加入熔炼炉中，将其在700℃熔炼；
d)待镁锭和镁锰中间合金熔化后加入锌锭，保温30分钟；
e)将炉体温度控制在700℃，往熔体中持续通入氩气15分钟，同时不断地往熔体表面洒阻燃溶剂；
f)去除经过精炼的熔体表面的浮渣；
g)熔体经过除渣后在680℃静置30分钟，使杂质沉降得到静置熔体；
h)将静置熔体在675℃-685℃铸造,铸造速度90mm/分钟，铸造时炉内温度740℃，得到半连续铸锭。
上述四个实施例中阻燃溶剂按质量比为：氯化镁：40-46%，氯化钾：30-34%，氯化钠：≤7%，氯化钙≤1.5%，余量为水。
实施例四制备的高锌镁锌锰合金铸锭直径为230mm，表面外观完整，无裂纹和明显的气孔、疏松、夹渣。
合金铸锭外观形貌如附图1-3所示，从图中可以看出过低的铸造速度，合金铸锭表面不平整。
在实施例得到的高锌镁锌锰合金铸锭距离上下两端15cm和铸锭中部各取样（铸锭长1.5m），采用直读光谱仪对所取样品进行化学元素分析，所有元素含量均取三次测量的平均值，其数据列于表一。
表一、直读光谱仪测得各元素含量（质量百分数）
从表一可以看出：在较低的熔炼温度（700℃）进行熔炼，合金中杂质元素铁的含量明显较750℃熔炼低，并且合金铸锭的上中下部分锌的含量变化很小，表明本发明得到的高锌镁锌锰合金铸锭的成分均匀，并且杂质元素均在可控范围内。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种高锌镁锌锰合金半连续铸锭的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：
a) 按照元素质量百分比锌：6.0%-6.3%，锰：0.7%-0.9%,余量为镁，分别称取镁锭、锌锭和镁锰中间合金；
b) 将镁锭与镁锰中间合金加入熔炼炉中，将其在690℃-755℃熔炼；
c) 待镁锭与镁锰中间合金熔化后加入锌锭，保温30分钟；
d) 将炉体温度控制在700℃-705℃，往熔体中持续通入氩气10-20分钟，同时不断地往熔体表面洒阻燃溶剂；
e) 去除经过精炼的熔体表面的浮渣；
f) 熔体经过除渣后在690℃-755℃静置30分钟，使杂质沉降得到静置熔体；
g) 将静置熔体在660℃-685℃铸造,铸造速度65mm-95mm/分钟，铸造时炉内温度715℃-750℃，得到半连续铸锭。
2.如权利要求1所述的高锌镁锌锰合金半连续铸锭的制备方法，其特征在于，在步骤f中，合金熔体经过除渣后在690℃-710℃静置30分钟，使杂质沉降。
3.如权利要求1所述的高锌镁锌锰合金半连续铸锭的制备方法，其特征在于，在步骤g中，将静置熔体在675℃-685℃铸造；铸造速度85mm-95mm/分钟。
4.如权利要求1所述的高锌镁锌锰合金半连续铸锭的制备方法，其特征在于，在步骤g中，铸造时炉内温度740℃-750℃。
5.如权利要求1-3任一权利要求所述的高锌镁锌锰合金半连续铸锭的制备方法，其特征在于，在步骤a与步骤b之间有步骤：将氯化钾加入熔炼炉中，在780℃-790℃保温氯化钾熔化，涮洗熔炼炉。
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