CN107116190B - Aq80m镁合金大锭坯电磁半连续铸造工艺 - Google Patents

Aq80m镁合金大锭坯电磁半连续铸造工艺 Download PDF

Info

Publication number
CN107116190B
CN107116190B CN201710180011.6A CN201710180011A CN107116190B CN 107116190 B CN107116190 B CN 107116190B CN 201710180011 A CN201710180011 A CN 201710180011A CN 107116190 B CN107116190 B CN 107116190B
Authority
CN
China
Prior art keywords
ingot
magnesium alloy
crystallizer
melt
ingot blank
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710180011.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107116190A (zh
Inventor
高永浩
曾钢
蒋树农
刘楚明
魏建胜
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hunan Mayu Technology Co ltd
Original Assignee
Central South University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Central South University filed Critical Central South University
Priority to CN201710180011.6A priority Critical patent/CN107116190B/zh
Publication of CN107116190A publication Critical patent/CN107116190A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107116190B publication Critical patent/CN107116190B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/10—Supplying or treating molten metal
    • B22D11/11—Treating the molten metal
    • B22D11/114—Treating the molten metal by using agitating or vibrating means
    • B22D11/115—Treating the molten metal by using agitating or vibrating means by using magnetic fields
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
    • C22C1/03—Making non-ferrous alloys by melting using master alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C23/00—Alloys based on magnesium
    • C22C23/02—Alloys based on magnesium with aluminium as the next major constituent

Abstract

本发明涉及了一种AQ80M镁合金大锭坯电磁半连续铸造工艺，针对的合金成分质量百分比为：Al7.5‑9.0%、Ag0.02‑0.80%、Zn0.35‑0.55%、Mn0.05‑0.30%、RE0.01‑0.10%、Ca0.001‑0.020%。本发明工艺包括：熔化镁铝锌银锭及中间合金、搅拌精炼、降温静置、保温适当时间后启动结晶器内电磁线圈同时开动铸造机进行垂直拉锭。本发明通过电磁振动搅拌以降低熔体凝固结晶时从边部到心部的横向温度梯度，并且增加结晶形核质点，改善立式半连续铸造大尺寸镁合金锭坯凝固结晶时的横向均匀性，从而获得表面光洁、无裂纹冷隔、成分稳定均匀、微观组织均匀细小的高品质镁合金大锭坯。

Description

AQ80M镁合金大锭坯电磁半连续铸造工艺
技术领域
本发明属于镁合金铸造技术领域，涉及一种AQ80M镁合金大锭坯电磁半连续铸造工艺。
背景技术
镁合金因其具有低的密度、高的比强度和比刚度、良好的阻尼性能和电磁屏蔽性能、以及优良的切削加工性能，而在航空航天、交通运输及3C领域受到越来越多的关注和应用，并且镁合金是目前最轻的可用金属结构材料。特别是Mg-Al-Zn系镁合金因其较低的成本和良好的室温力学性能已经在一些领域获得了广泛的应用，然而当其服役温度超过120℃时，其力学性能大幅降低，因此限制了其使用范围。为了改善其高温力学性能，通过添加适量的Ag和RE元素开发了一种新的AQ80M中强耐热镁合金。
大直径的优质镁合金铸锭是获得大尺寸结构件的首要前提，特别是对航空航天和国防领域的减重要求具有重要的应用价值。目前，镁合金主要采用传统半连续铸造技术生产锭坯，然而通过该传统工艺获得表面无裂纹冷隔、组织均匀细小且无明显宏观偏析的大尺寸合金锭坯具有一定的难度。本发明针对这一系列问题，通过引入一低频电磁场，对熔体的温度场、浓度场等产生影响，由于电磁振动搅拌的作用，破碎凝固形核质点从而增加形核率，最终获得符合要求的高质量AQ80M镁合金大锭坯，为后续的加工处理奠定良好的基础。
发明内容
本发明目的在于提供一种生产高品质的大直径AQ80M镁合金锭坯的电磁半连续铸造工艺，其原理是在结晶器中配置励磁线圈组从而对结晶器中熔体施加电磁振动，以达到搅拌熔体、增加结晶形核点、抑制宏观偏析等目的。
本发明中的AQ80M镁合金的质量百分比成分为：Al7.5-9.0%、Ag0.02-0.80%、Zn0.35-0.55%、Mn0.05-0.30%、RE0.01-0.10%、Ca0.001-0.020%、Fe≤0.02%、Si≤0.05%、Cu≤0.02%、Ni≤0.001%，其余为Mg。
本发明所提供的一种AQ80M镁合金大锭坯电磁半连续铸造工艺，其特征在于包括以下步骤：
1.在熔炼炉内依次投入高纯镁铝锌锭、MnCl2颗粒、Mg-RE中间合金、Mg-Ca中间合金和高纯银，熔化温度控制在650-800℃，每次投料时通入氩气进行搅拌，并适量撒入覆盖剂防止氧化保护熔体。
2.待投料全部熔化后对熔体液面进行扒渣，再向熔体底部通入氩气进行搅拌精炼，精炼时间为5-20min；氩气搅拌可以达到除气除渣的作用，充分搅拌有利于溶质原子在熔体中均匀分布，减少铸锭的宏观偏析。
3.精炼结束后进行炉前取样成分分析，若成分合格，则开始降温静置，降温至670-690℃，保温1-3h；若不合格，重新补料，再重复步骤b和c。
4.铸造过程：利用虹吸法将炉内熔体压入电磁结晶器中的分流盘内，并流入结晶器内套和下方拉锭头构成的空间内，同时打开结晶器上端面的保护气环为熔体液面提供SF6+CO2混合气体保护；待拉锭头上方熔体凝固结晶且液面距离结晶器上端面垂直高度为40-80mm时，启动结晶器内电磁线圈同时开动铸造机进行垂直拉锭，稳定浇铸时炉内温度为670-690℃，分流盘内熔体温度为645-665℃，拉锭速度为15-50mm/min，结晶器施加的电磁频率为10-20Hz，低频电流为100-120mA；直流电压90-100V，直流电流25-30A。
作为优选，本发明所述的电磁半连续铸造采用的覆盖剂为2#熔剂。
作为优选，本发明所述的电磁半连续铸造稳定拉锭速度为：铸锭直径Φ300-400mm的拉锭速度为34-38mm/min；铸锭直径Φ400-500mm的拉锭速度为28-34mm/min；铸锭直径Φ500-650mm的拉锭速度为20-28mm/min。
进一步优选，本发明所述的电磁半连续铸造采用的冷却水流量为：铸锭直径Φ300-400mm，冷却水流量25-30m3/h；铸锭直径Φ400-500mm，冷却水流量30-36m3/h；锭直径Φ500-650mm，冷却水流量36-42m3/h。
电磁频率、低频电流、直流电压和直流电流的范围调控和合理搭配是本发明的关键所在。若它们低于本发明的设定值，则搅拌强度不够，不利于降低熔体的温度梯度，未发挥电磁搅拌的理想效果。反之，则搅拌强度过大，可能使熔体液面波动剧烈而导致液面氧化保护层破裂；更严重的会将表面氧化物搅入熔体中，从而残留在铸锭中成为杂质或缺陷。
本发明中针对的AQ80M镁合金，因其在熔炼过程中添加了适量的单质银，可以达到提高熔体流动性、降低合金熔点的效果。因此，电磁搅拌的引入有助于结晶器内熔体的对流、合金元素的均匀分布及形核率的提高，从而获得表面光洁、成分稳定均匀、微观组织均匀细小的AQ80M镁合金大锭坯。
附图说明
图1为本发明的电磁半连续铸造工艺制备的直径Φ450mm的AQ80M镁合金锭坯图。
图2为本发明电磁半连续铸造和传统立式半连续铸造工艺制备的直径Φ450mm的AQ80M镁合金锭坯的组织对比图。
图3为本发明的电磁半连续铸造工艺制备的直径Φ615mm的AQ80M镁合金锭坯图。
具体实施方式
实施例1
以AQ80M(Mg-8.2Al-0.2Ag-0.4Zn-0.2Mn-0.1RE-0.02Ca)镁合金Φ450mm锭坯电磁半连续铸造为例对本发明进行详细阐述。
a.在熔炼炉内依次投入高纯镁铝锌锭、MnCl2颗粒、Mg-RE中间合金、Mg-Ca中间合金和高纯银，熔化温度控制在660-790℃，化料过程中通入氩气搅拌同时撒入2#熔剂防止氧化保护熔体；
b.待投料全部熔化后对熔体液面进行扒渣，再通入氩气进行搅拌精炼，精炼时间为10min；
c.降温静置，熔体温度降至690℃，再保温1h；
d.铸造过程：将熔体压入分流盘内，并流入结晶器内套和下方拉锭头构成的空间内，同时打开结晶器上端面的保护气环。待拉锭头上方熔体凝固结晶且液面距离结晶器上端面垂直高度50mm时，启动结晶器内电磁线圈同时开动铸造机进行垂直拉锭。稳定拉锭速度为32mm/min，炉内温度控制682-688℃，分流盘内熔体温度为648-653℃，结晶器施加的电磁频率为20Hz，低频电流为120mA；直流电压93V，直流电流28A；冷却水流量34m3/h。
图1为本发明电磁半连续铸造工艺制备的直径Φ450mm的AQ80M镁合金锭坯宏观图，锭坯表面光洁、无裂纹冷隔。图2(a)-(c)为本发明电磁半连续铸造工艺制备的直径Φ450mm的AQ80M镁合金锭坯从边部到心部的组织演变，图2(d)-(f)为传统立式半连续铸造工艺制备的直径Φ450mm的AQ80M镁合金锭坯从边部到心部的组织演变，可知通过电磁搅拌作用可以获得更加均匀细小的合金组织。
实施例2
以AQ80M(Mg-8.0Al-0.3Ag-0.4Zn-0.2Mn-0.1RE-0.02Ca)镁合金Φ340mm锭坯电磁半连续铸造为例对本发明进行详细阐述。
a.在熔炼炉内依次投入高纯镁铝锌锭、MnCl2颗粒、Mg-RE中间合金、Mg-Ca中间合金和高纯银，熔化温度控制在665-790℃，化料过程中通入氩气搅拌同时撒入2#熔剂防止氧化保护熔体；
b.待投料全部熔化后对熔体液面进行扒渣，再通入氩气进行搅拌精炼，精炼时间为10min；
c.降温静置，熔体温度降至685℃，再保温1h；
d.铸造过程：将熔体压入分流盘内，并流入结晶器内套和下方拉锭头构成的空间内，同时打开结晶器上端面的保护气环。待拉锭头上方熔体凝固结晶且液面距离结晶器上端面垂直高度65mm时，启动结晶器内电磁线圈同时开动铸造机进行垂直拉锭。稳定拉锭速度为36mm/min，炉内温度控制680-685℃，分流盘内熔体温度为646-650℃，结晶器施加的电磁频率为15Hz，低频电流为110mA；直流电压100V，直流电流30A；冷却水流量26m3/h。
实施例3
以AQ80M(Mg-7.9Al-0.2Ag-0.4Zn-0.1Mn-0.08RE-0.02Ca)镁合金Φ615mm锭坯电磁半连续铸造为例对本发明进行详细阐述。
a.在熔炼炉内依次投入高纯镁铝锌锭、MnCl2颗粒、Mg-RE中间合金、Mg-Ca中间合金和高纯银，熔化温度控制在670-792℃，化料过程中通入氩气搅拌同时撒入2#熔剂防止氧化保护熔体；
b.待投料全部熔化后对熔体液面进行扒渣，再通入氩气进行搅拌精炼，精炼时间为12min；
c.降温静置，熔体温度降至690℃，再保温1.5h；
d.铸造过程：将熔体压入分流盘内，并流入结晶器内套和下方拉锭头构成的空间内，同时打开结晶器上端面的保护气环。待拉锭头上方熔体凝固结晶且液面距离结晶器上端面垂直高度42mm时，启动结晶器内电磁线圈同时开动铸造机进行垂直拉锭。稳定拉锭速度为21mm/min，炉内温度控制685-690℃，分流盘内熔体温度为658-662℃，结晶器施加的电磁频率为20Hz，低频电流为120mA；直流电压95V，直流电流28A；冷却水流量40m3/h。
图3为本发明立式电磁半连续铸造工艺制备的直径Φ615mm的AQ80M镁合金锭坯宏观图。

Claims (4)

1.一种AQ80M镁合金大锭坯电磁半连续铸造工艺，合金成分质量百分比为：Al7.5-9.0%、Ag0.02-0.80%、Zn0.35-0.55%、Mn0.05-0.30%、RE0.01-0.10%、Ca0.001-0.020%、Fe≤0.02%、Si≤0.05%、Cu≤0.02%、Ni≤0.001%，其余为Mg，其特征在于包括以下步骤：
a.在熔炼炉内依次投入高纯镁铝锌锭、MnCl2颗粒、Mg-RE中间合金、Mg-Ca中间合金和高纯银，熔化温度控制在650-800℃，每次投料时通入氩气进行搅拌，并适量撒入覆盖剂；
b.待投料全部熔化后对熔体液面进行扒渣，熔体底部通入氩气进行搅拌精炼，并不断撒入覆盖剂，精炼时间为5-20min；
c.精炼结束后进行炉前取样成分分析，若成分合格，则开始降温静置，降温至670-690℃，保温1-3h；若不合格，重新补料，再重复步骤b和c；
d.铸造过程：利用虹吸法将炉内熔体压入电磁结晶器的分流盘中，并流入结晶器内套和下方拉锭头构成的空间内，同时打开结晶器上端面的保护气环为熔体液面提供SF6+CO2混合气体保护；待拉锭头上方熔体凝固结晶且液面距离结晶器上端面垂直高度为40-80mm时，启动结晶器内电磁线圈同时开动铸造机进行垂直拉锭，稳定浇铸时炉内温度为670-690℃，分流盘内熔体温度为645-665℃，拉锭速度为20-38mm/min，结晶器施加的电磁频率为10-20Hz，低频电流为100-120mA；直流电压90-100V，直流电流25-30A；最终得到锭坯直径为Φ300-650mm。
2.根据权利要求1所述的AQ80M镁合金大锭坯电磁半连续铸造工艺，其特征在于所述电磁结晶器内部具有励磁线圈，其安装方式为在结晶器循环冷却水套内部配置一组通有低频交流电和一组通有直流电的励磁线圈。
3.根据权利要求1所述的AQ80M镁合金大锭坯电磁半连续铸造工艺，其特征在于所述步骤d中稳定拉锭速度为：铸锭直径Φ300-400mm的拉锭速度为34-38mm/min；铸锭直径Φ400-500mm的拉锭速度为28-34mm/min；铸锭直径Φ500-650mm的拉锭速度为20-28mm/min。
4.根据权利要求1所述的AQ80M镁合金大锭坯电磁半连续铸造工艺，其特征在于采用循环常温水冷却，冷却水流量为：铸锭直径Φ300-400mm，冷却水流量25-30m3/h；铸锭直径Φ400-500mm，冷却水流量30-36m3/h；锭直径Φ500-650mm，冷却水流量36-42m3/h。
CN201710180011.6A 2017-03-23 2017-03-23 Aq80m镁合金大锭坯电磁半连续铸造工艺 Active CN107116190B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710180011.6A CN107116190B (zh) 2017-03-23 2017-03-23 Aq80m镁合金大锭坯电磁半连续铸造工艺

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710180011.6A CN107116190B (zh) 2017-03-23 2017-03-23 Aq80m镁合金大锭坯电磁半连续铸造工艺

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107116190A CN107116190A (zh) 2017-09-01
CN107116190B true CN107116190B (zh) 2019-04-19

Family

ID=59717983

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710180011.6A Active CN107116190B (zh) 2017-03-23 2017-03-23 Aq80m镁合金大锭坯电磁半连续铸造工艺

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107116190B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108441731B (zh) * 2018-07-07 2020-01-17 中南大学 一种具有超塑性的粗晶镁合金板材及其制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1460567A (zh) * 2003-05-28 2003-12-10 东北大学 镁合金电磁低温半连续铸造方法
CN101239371A (zh) * 2008-03-14 2008-08-13 东北大学 镁合金锭坯的油滑电磁立式半连续铸造方法与结晶器
JP2010162588A (ja) * 2009-01-19 2010-07-29 Honda Motor Co Ltd マグネシウム合金の連続鋳造方法
CN103774017A (zh) * 2014-01-18 2014-05-07 中南大学 大直径中强耐热镁合金铸锭的半连续铸造工艺
CN103849801A (zh) * 2012-12-04 2014-06-11 中国兵器科学研究院宁波分院 一种高强耐热稀土镁合金锭坯电磁半连续铸造制备方法
CN105108080A (zh) * 2015-08-05 2015-12-02 东北大学 抑制镁合金锭坯开裂的半连续铸造结晶器及其使用方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1460567A (zh) * 2003-05-28 2003-12-10 东北大学 镁合金电磁低温半连续铸造方法
CN101239371A (zh) * 2008-03-14 2008-08-13 东北大学 镁合金锭坯的油滑电磁立式半连续铸造方法与结晶器
JP2010162588A (ja) * 2009-01-19 2010-07-29 Honda Motor Co Ltd マグネシウム合金の連続鋳造方法
CN103849801A (zh) * 2012-12-04 2014-06-11 中国兵器科学研究院宁波分院 一种高强耐热稀土镁合金锭坯电磁半连续铸造制备方法
CN103774017A (zh) * 2014-01-18 2014-05-07 中南大学 大直径中强耐热镁合金铸锭的半连续铸造工艺
CN105108080A (zh) * 2015-08-05 2015-12-02 东北大学 抑制镁合金锭坯开裂的半连续铸造结晶器及其使用方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN107116190A (zh) 2017-09-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104805319B (zh) 一种2xxx系超大规格铝合金圆锭的制造方法
CN106555087B (zh) 一种7系铝合金熔炼铸造方法
CN100515606C (zh) 功率超声与低频电磁协同作用的轻合金水平连续铸造方法及设备
CN103820685B (zh) 导电率60%iacs中强度铝合金线及其制备方法
CN103392020B (zh) 具有改进的微孔率的铝合金半成品及其制造方法
KR20220038072A (ko) 구리-철 합금 슬라브 잉곳의 비진공 다운 드로잉 연속 주조 생산 공정
CN100534669C (zh) 功率超声与低频电磁协同作用的轻合金锭坯立式半连续铸造方法及设备
CN108251722B (zh) 一种细小等轴晶粒Al-Zn-Mg系铝合金及其制备方法
CN103774017B (zh) 大直径中强耐热镁合金铸锭的半连续铸造工艺
CN102284686A (zh) 组合外场作用下大尺寸镁合金板坯连铸装置与方法
CN111304473B (zh) 一种无粗晶环易切削铝合金挤压棒材的制备方法
CN107150116B (zh) 一种电磁调控自孕育处理制造大型铸锭的方法
CN102950285A (zh) 一种磁场作用下金属零件快速制造方法及装置
CN106591659A (zh) 一种高强高韧铸造稀土镁合金及其制备方法
CN106011572B (zh) 一种高轧制成形能力镁‑稀土合金及其制备方法
CN101648265B (zh) 一种铝锂中间合金的制备方法
CN101279361B (zh) 一种高强韧镁合金的制备方法
CN113637859A (zh) 一种铝合金及其挤压铸造方法及设备
CN107116190B (zh) Aq80m镁合金大锭坯电磁半连续铸造工艺
CN107447140B (zh) 一种性能优异的高强铝合金及其制备方法
CN104308109B (zh) 一种铜合金板带脉冲电磁振荡水平连续铸造方法及装置
CN102747244A (zh) 复合变质细化铝合金铸态组织的方法
CN110387478A (zh) 一种铝硅合金铸锭的半连续铸造方法
CN107686908B (zh) 用于冲压模具的锌基合金及其制备方法
Lee et al. Effect of solid fraction on formability and mechanical properties in a vertical-type rheo squeeze-casting process

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20230109

Address after: 414028 Room 1258, Block A, Building 1, Lingang High tech Industrial Park, Yongji Avenue, Yueyang District, Yueyang Pilot Free Trade Zone, Hunan Province

Patentee after: Hunan Mayu Technology Co.,Ltd.

Address before: Yuelu District City, Hunan province 410083 Changsha Lushan Road No. 932

Patentee before: CENTRAL SOUTH University

TR01 Transfer of patent right