CN108165784B - 一种直径为720mm的ZK61M镁合金棒材制备工艺 - Google Patents

Abstract

一种直径为720mm的ZK61M镁合金棒材制备工艺，制备工艺的流程步骤为：熔练→一次分析化验→精炼、二次分析化验→静置、半连续铸造；本发明所述的ZK61M镁合金棒材制备工艺严格控制了生产工艺条件，克服了生产过程中的技术难点，缩短生产时间，提高了镁合金棒材的生产效率，降低了生产成本，生产出来的成品可以充分满足国内外市场的需求。

Description

一种直径为720mm的ZK61M镁合金棒材制备工艺

技术领域

本发明涉及镁合金的制造及加工领域，尤其是一种直径为720mm的ZK61M镁合金棒材制备工艺。

背景技术

ZK61M镁合金是变形镁合金的一种，它不仅具有更高的强度、更好的延展性和更多样化的力学性能，与其它合金相比较，还具有良好的耐腐蚀和焊接性能。虽然该合金变形能力相比较差，但它可以制作成棒材，通过挤压及锻轧获得产品。其产品通常用于制作飞机蒙皮、舱门、壁板、机器人等。

随着近年来ZK61M镁合金使用量以每年25％的速度增加，现有的生产工艺和制作结晶器越来越不能满足现有市场的需要，现有的生产工艺存在以下几个问题：1、熔化过程中由于防止镁的燃烧损耗大，底溶剂用量过大，同时选用的溶剂由于生产厂家不一，质量千差万别，搅拌一般采用机械甚至人工，极容易造成镁合金液体中有杂质等存在和几种金属分布不均匀，造成合金偏析现象。2、精炼过程中除了精炼溶剂存在用量大，质量好坏不一外，精炼时间不够，甚至精炼和熔化在同一个坩锅中进行，即熔化后静置一段时间后就开始浇铸。3、目前铸造ZK61M镁合金采用的结晶器的直径一般在130-500mm之间，如果制备直径再大的镁合金棒材，存在着现有的铸造工艺落后，同时由于ZK61M镁合金的特性，容易造成棒材冷隔又大又深，甚至造成棒材出现裂纹，导致棒材的制备失败，如果再给镁合金回炉的话，因ZK61M中Zr金属的特性，回收率极低。需要重新加入一定量的镁锆合金，镁锆合金市场价一般在12万元/吨左右，这样会给生产商造成极大的经济损失，但目前国家重大工程及智造行业所用的ZK61M镁合金大规格产品的急需程度十分迫切，导致市场ZK61M镁合金的价格颇高，有些需要只能用抗拉、屈服强度稍差的其他系列镁合金来代替，如何解决上述问题，成为长期以来难以解决的技术难题。

鉴于上述原因，现研发出一种直径为720mm的ZK61M镁合金棒材制备工艺。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种直径为720mm的ZK61M镁合金棒材制备工艺，本工艺不但能够制造出合格的大规格的ZK61M镁合金棒材，然后通过挤压或者锻轧工艺就能获得大规格ZK61M镁合金板材、棒材等产品，可以充分满足国内外市场的需求。

本发明为了实现上述目的，采用如下技术方案：一种直径为720mm的ZK61M镁合金棒材制备工艺，制备工艺的流程步骤为：熔练→一次分析化验→精炼、二次分析化验→静置、半连续铸造。

第一步：熔练：将熔化炉内规格为φ1000×1800mm的坩锅预热至180℃时，加入12kg的二号熔剂，二号溶剂不但能够防止镁合金燃烧减少镁损耗，而且能够在合金液面形成一层与空气隔绝的保护膜，待二号溶剂溶化后加入高纯镁锭，当熔化炉坩锅温度升至760±5℃时用加料斗加入所需的镁锆合金，锆的含量为30％，并充氩气进行搅拌10分钟，当温度降至700±5℃时，加入所需99.9％以上的锌锭，并充氩气进行搅拌10分钟，搅拌充分均匀后静置30分钟；

所述二号溶剂中各组份的组配重量百分比为：氯化镁45％，氯化钾30％，氯化钠％20，氯化钡5％，以上各组份按重量配比之和为100％。

第二步：一次分析化验：在熔化炉内坩锅中取样进行分析化验，要求各种化学物质成分应符合如下百分比含量，铝≤0.05％、锌5.0-6.0％，锰≤0.10％、锆0.30-0.90％、硅≤0.05％、铁≤0.05％、铜≤0.05％、镍≤0.005％、铍0.01％、余量为镁；

第三步：精炼、二次分析化验：将一次化验分析合格的镁合金液通过压力导管导入精炼炉中的精炼坩锅中，所述精炼坩锅规格为φ1000×1800mm，精炼镁合金1.8吨；同时保持镁合金液体温度为750±5℃，然后向精炼坩锅内加入10kg的五号精炼剂进行精炼，五号精炼剂不但具备二号溶剂的效果，而且能够使镁合金液体中的杂质充分沉淀，保证镁合金棒材不会出现夹渣气泡等缺陷，精炼时间达到20min后，进行取样并进行二次分析化验，要求镁合金的物质化学成分符合如下百分比要求：铝≤0.05％、锌5.0-6.0％，锰≤0.10％、锆0.30-0.90％、硅≤0.05％、铁≤0.05％、铜≤0.05％、镍≤0.005％、铍0.01％、余量为镁；

所述五号精炼剂中各组份的组配重量百分比为：氯化镁40％，氯化钾35％，氯化钠15％，氟化钙10％，以上各组份按重量配比之和为100％。

第四步：静置、半连续铸造：将成分化验合格后的镁合金液静置不少于60min，然后通过压力导管将镁合金溶液导入结晶器进行半连续铸造，镁合金液体通过压力导管进入结晶器上方的分流漏斗，通过分流漏斗将镁合金液均匀分流至结晶器内，分流漏斗向结晶器分流镁合金溶液前，使用气焊枪对结晶器套体及分流漏斗充分烤热，以保护分流漏斗分流的镁合金液均匀向结晶器周围流动，当液体上表面离结晶器上沿70-80mm时，启动铸造开关，以90mm/min速度进行铸造，达到200min后，镁合金液体受到水套冷却水的冷却后形成固态，此时起动铸造机升降器，底座随铸造平台以90mm/min的速度进行下降，结晶器液面要通过SF6和CO2的混合气体来进行保护，镁合金液体以15Kg/min的流量持续流入结晶器上方内的分流漏斗并分流至结晶器，2h后完成整个直径720mm的ZK61M棒材的半连续铸造，最后通过铸造机的升降平台将成品ZK61M棒材从铸造井内拉升到井外，制得直径为720mm的ZK61M镁合金棒材。

本发明的有益效果是：本发明所述的ZK61M镁合金棒材制备工艺严格控制了生产工艺条件，克服了生产过程中的技术难点，缩短生产时间，提高了镁合金棒材的生产效率，降低了生产成本，生产出来的成品可以充分满足国内外市场的需求。

具体实施方式

下面结合实施例与具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

实施例1

第一步：熔练：将熔化炉内规格为φ1000×1800mm的坩锅预热至180℃时，加入12kg的二号熔剂，二号溶剂不但能够防止镁合金燃烧减少镁损耗，而且能够在合金液面形成一层与空气隔绝的保护膜，待二号溶剂溶化后加入高纯镁锭，当熔化炉坩锅温度升至760±5℃时用加料斗加入所需的镁锆合金，锆的含量为30％，并充氩气进行搅拌10分钟，当温度降至700±5℃时，加入所需99.9％以上的锌锭，并充氩气进行搅拌10分钟，搅拌充分均匀后静置30分钟；

所述二号溶剂中各组份的组配重量百分比为：氯化镁45％，氯化钾30％，氯化钠％20，氯化钡5％，以上各组份按重量配比之和为100％。

第二步：一次分析化验：在熔化炉内坩锅中取样进行分析化验，要求各种化学物质成分应符合如下百分比含量，铝≤0.05％、锌5.0-6.0％，锰≤0.10％、锆0.30-0.90％、硅≤0.05％、铁≤0.05％、铜≤0.05％、镍≤0.005％、铍0.01％、余量为镁；

第三步：精炼、二次分析化验：将一次化验分析合格的镁合金液通过压力导管导入精炼炉中的精炼坩锅中，所述精炼坩锅规格为φ1000×1800mm，精炼镁合金1.8吨；同时保持镁合金液体温度为750±5℃，然后向精炼坩锅内加入10kg的五号精炼剂进行精炼，五号精炼剂不但具备二号溶剂的效果，而且能够使镁合金液体中的杂质充分沉淀，保证镁合金棒材不会出现夹渣气泡等缺陷，精炼时间达到20min后，进行取样并进行二次分析化验，要求镁合金的物质化学成分符合如下百分比要求：铝≤0.05％、锌5.0-6.0％，锰≤0.10％、锆0.30-0.90％、硅≤0.05％、铁≤0.05％、铜≤0.05％、镍≤0.005％、铍0.01％、余量为镁；

所述五号精炼剂中各组份的组配重量百分比为：氯化镁40％，氯化钾35％，氯化钠15％，氟化钙10％，以上各组份按重量配比之和为100％。

第四步：静置、半连续铸造：将成分化验合格后的镁合金液静置不少于60min，然后通过压力导管将镁合金溶液导入结晶器进行半连续铸造，镁合金液体通过压力导管进入结晶器上方的分流漏斗，通过分流漏斗将镁合金液均匀分流至结晶器内，分流漏斗向结晶器分流镁合金溶液前，使用气焊枪对结晶器套体及分流漏斗充分烤热，以保护分流漏斗分流的镁合金液均匀向结晶器周围流动，当液体上表面离结晶器上沿70-80mm时，启动铸造开关，以90mm/min速度进行铸造，达到200min后，镁合金液体受到水套冷却水的冷却后形成固态，此时起动铸造机升降器，底座随铸造平台以90mm/min的速度进行下降，结晶器液面要通过SF6和CO2的混合气体来进行保护，镁合金液体以15Kg/min的流量持续流入结晶器上方内的分流漏斗并分流至结晶器，2h后完成整个直径720mm的ZK61M棒材的半连续铸造，最后通过铸造机的升降平台将成品ZK61M棒材从铸造井内拉升到井外，制得直径为720mm的ZK61M镁合金棒材。

实施例2

第一步：熔练：将熔化炉内规格为φ1000×1800mm的坩锅预热至180℃时，加入12kg的二号熔剂，二号溶剂不但能够防止镁合金燃烧减少镁损耗，而且能够在合金液面形成一层与空气隔绝的保护膜，待二号溶剂溶化后加入高纯镁锭，当熔化炉坩锅温度升至760±5℃时用加料斗加入所需的镁锆合金，锆的含量为30％，并充氩气进行搅拌10分钟，当温度降至700±5℃时，加入所需99.9％以上的锌锭，并充氩气进行搅拌10分钟，搅拌充分均匀后静置30分钟；

所述二号溶剂中各组份的组配重量百分比为：氯化镁45％，氯化钾30％，氯化钠％20，氯化钡5％，以上各组份按重量配比之和为100％。

第二步：一次分析化验：在熔化炉内坩锅中取样进行分析化验，要求各种化学物质成分应符合如下百分比含量，铝≤0.05％、锌5.1-5.9％，锰≤0.10％、锆0.32-0.87％、硅≤0.05％、铁≤0.05％、铜≤0.05％、镍≤0.005％、铍0.01％、余量为镁；

第三步：精炼、二次分析化验：将一次化验分析合格的镁合金液通过压力导管导入精炼炉中的精炼坩锅中，所述精炼坩锅规格为φ1000×1800mm，精炼镁合金1.8吨；同时保持镁合金液体温度为750±5℃，然后向精炼坩锅内加入10kg的五号精炼剂进行精炼，五号精炼剂不但具备二号溶剂的效果，而且能够使镁合金液体中的杂质充分沉淀，保证镁合金棒材不会出现夹渣气泡等缺陷，精炼时间达到20min后，进行取样并进行二次分析化验，要求镁合金的物质化学成分符合如下百分比要求：铝≤0.05％、锌5.1-5.9％，锰≤0.10％、锆0.32-0.87％、硅≤0.05％、铁≤0.05％、铜≤0.05％、镍≤0.005％、铍0.01％、余量为镁；

所述五号精炼剂中各组份的组配重量百分比为：氯化镁40％，氯化钾35％，氯化钠15％，氟化钙10％，以上各组份按重量配比之和为100％。

第四步：静置、半连续铸造：将成分化验合格后的镁合金液静置不少于60min，然后通过压力导管将镁合金溶液导入结晶器进行半连续铸造，镁合金液体通过压力导管进入结晶器上方的分流漏斗，通过分流漏斗将镁合金液均匀分流至结晶器内，分流漏斗向结晶器分流镁合金溶液前，使用气焊枪对结晶器套体及分流漏斗充分烤热，以保护分流漏斗分流的镁合金液均匀向结晶器周围流动，当液体上表面离结晶器上沿72-78mm时，启动铸造开关，以90mm/min速度进行铸造，达到200min后，镁合金液体受到水套冷却水的冷却后形成固态，此时起动铸造机升降器，底座随铸造平台以90mm/min的速度进行下降，结晶器液面要通过SF6和CO2的混合气体来进行保护，镁合金液体以15Kg/min的流量持续流入结晶器上方内的分流漏斗并分流至结晶器，2h后完成整个直径720mm的ZK61M棒材的半连续铸造，最后通过铸造机的升降平台将成品ZK61M棒材从铸造井内拉升到井外，制得直径为720mm的ZK61M镁合金棒材。

实施例3

第一步：熔练：将熔化炉内规格为φ1000×1800mm的坩锅预热至180℃时，加入12kg的二号熔剂，二号溶剂不但能够防止镁合金燃烧减少镁损耗，而且能够在合金液面形成一层与空气隔绝的保护膜，待二号溶剂溶化后加入高纯镁锭，当熔化炉坩锅温度升至760±5℃时用加料斗加入所需的镁锆合金，锆的含量为30％，并充氩气进行搅拌10分钟，当温度降至700±5℃时，加入所需99.9％以上的锌锭，并充氩气进行搅拌10分钟，搅拌充分均匀后静置30分钟；

所述二号溶剂中各组份的组配重量百分比为：氯化镁45％，氯化钾30％，氯化钠％20，氯化钡5％，以上各组份按重量配比之和为100％。

第二步：一次分析化验：在熔化炉内坩锅中取样进行分析化验，要求各种化学物质成分应符合如下百分比含量，铝≤0.05％、锌5.2-5.8％，锰≤0.10％、锆0.33-0.88％、硅≤0.05％、铁≤0.05％、铜≤0.05％、镍≤0.005％、铍0.01％、余量为镁；

第三步：精炼、二次分析化验：将一次化验分析合格的镁合金液通过压力导管导入精炼炉中的精炼坩锅中，所述精炼坩锅规格为φ1000×1800mm，精炼镁合金1.8吨；同时保持镁合金液体温度为750±5℃，然后向精炼坩锅内加入10kg的五号精炼剂进行精炼，五号精炼剂不但具备二号溶剂的效果，而且能够使镁合金液体中的杂质充分沉淀，保证镁合金棒材不会出现夹渣气泡等缺陷，精炼时间达到20min后，进行取样并进行二次分析化验，要求镁合金的物质化学成分符合如下百分比要求：铝≤0.05％、5.2-5.8％，锰≤0.10％、锆0.33-0.88％、硅≤0.05％、铁≤0.05％、铜≤0.05％、镍≤0.005％、铍0.01％、余量为镁；

所述五号精炼剂中各组份的组配重量百分比为：氯化镁40％，氯化钾35％，氯化钠15％，氟化钙10％，以上各组份按重量配比之和为100％。

第四步：静置、半连续铸造：将成分化验合格后的镁合金液静置不少于60min，然后通过压力导管将镁合金溶液导入结晶器进行半连续铸造，镁合金液体通过压力导管进入结晶器上方的分流漏斗，通过分流漏斗将镁合金液均匀分流至结晶器内，分流漏斗向结晶器分流镁合金溶液前，使用气焊枪对结晶器套体及分流漏斗充分烤热，以保护分流漏斗分流的镁合金液均匀向结晶器周围流动，当液体上表面离结晶器上沿73-79mm时，启动铸造开关，以90mm/min速度进行铸造，达到200min后，镁合金液体受到水套冷却水的冷却后形成固态，此时起动铸造机升降器，底座随铸造平台以90mm/min的速度进行下降，结晶器液面要通过SF6和CO2的混合气体来进行保护，镁合金液体以15Kg/min的流量持续流入结晶器上方内的分流漏斗并分流至结晶器，2h后完成整个直径720mm的ZK61M棒材的半连续铸造，最后通过铸造机的升降平台将成品ZK61M棒材从铸造井内拉升到井外，制得直径为720mm的ZK61M镁合金棒材。

Claims (1)

1.一种直径为720mm的ZK61M镁合金棒材制备工艺，其特征在于：制备工艺流程步骤为：熔练→一次分析化验→精炼、二次分析化验→静置、半连续铸造；

第一步：熔练：将熔化炉内规格为φ1000×1800mm的坩锅预热至180℃时，加入12kg的二号熔剂，二号溶剂不但能够防止镁合金燃烧减少镁损耗，而且能够在合金液面形成一层与空气隔绝的保护膜，待二号溶剂溶化后加入高纯镁锭，当熔化炉坩锅温度升至760±5℃时用加料斗加入所需的镁锆合金，锆的含量为30％，并充氩气进行搅拌10分钟，当温度降至700±5℃时，加入所需99.9％以上的锌锭，并充氩气进行搅拌10分钟，搅拌充分均匀后静置30分钟；

所述二号溶剂中各组份的组配重量百分比为：氯化镁45％，氯化钾30％，氯化钠％20，氯化钡5％，以上各组份按重量配比之和为100％；

第二步：一次分析化验：在熔化炉内坩锅中取样进行分析化验，要求各种化学物质成分应符合如下百分比含量，铝≤0.05％、锌5.0-6.0％，锰≤0.10％、锆0.30-0.90％、硅≤0.05％、铁≤0.05％、铜≤0.05％、镍≤0.005％、铍0.01％、余量为镁；

第三步：精炼、二次分析化验：将一次化验分析合格的镁合金液通过压力导管导入精炼炉中的精炼坩锅中，所述精炼坩锅规格为φ1000×1800mm，精炼镁合金1.8吨；同时保持镁合金液体温度为750±5℃，然后向精炼坩锅内加入10kg的五号精炼剂进行精炼，五号精炼剂不但具备二号溶剂的效果，而且能够使镁合金液体中的杂质充分沉淀，保证镁合金棒材不会出现夹渣气泡等缺陷，精炼时间达到20min后，进行取样并进行二次分析化验，要求镁合金的物质化学成分符合如下百分比要求：铝≤0.05％、锌5.0-6.0％，锰≤0.10％、锆0.30-0.90％、硅≤0.05％、铁≤0.05％、铜≤0.05％、镍≤0.005％、铍0.01％、余量为镁；

所述五号精炼剂中各组份的组配重量百分比为：氯化镁40％，氯化钾35％，氯化钠15％，氟化钙10％，以上各组份按重量配比之和为100％；

第四步：静置、半连续铸造：将成分化验合格后的镁合金液静置不少于60min，然后通过压力导管将镁合金溶液导入结晶器进行半连续铸造，镁合金液体通过压力导管进入结晶器上方的分流漏斗，通过分流漏斗将镁合金液均匀分流至结晶器内，分流漏斗向结晶器分流镁合金溶液前，使用气焊枪对结晶器套体及分流漏斗充分烤热，以保护分流漏斗分流的镁合金液均匀向结晶器周围流动，当液体上表面离结晶器上沿70-80mm时，启动铸造开关，以90mm/min速度进行铸造，达到200min后，镁合金液体受到水套冷却水的冷却后形成固态，此时起动铸造机升降器，底座随铸造平台以90mm/min的速度进行下降，结晶器液面要通过SF6和CO2的混合气体来进行保护，镁合金液体以15Kg/min的流量持续流入结晶器上方内的分流漏斗并分流至结晶器，2h后完成整个直径720mm的ZK61M棒材的半连续铸造，最后通过铸造机的升降平台将成品ZK61M棒材从铸造井内拉升到井外，制得直径为720mm的ZK61M镁合金棒材。