CN109536757A - 一种镁合金电磁搅拌除渣方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于镁合金熔炼方法技术领域，公开了一种镁合金电磁搅拌除渣方法；通过电磁搅拌的方式对镁合金熔体进行搅拌以达到除渣的目的，有别于传统的手动搅拌扒渣形式，除渣效果好，生产效率高，节省人力成本。本发明采用一定频率的电磁搅拌代替传统的人工搅拌，可解决镁合金熔铸时除渣不完全，除渣效率低、搅拌除渣易氧化和引入熔体夹杂等缺点；利用本发明的方法，可以实现自动化搅拌，且除渣效率高，熔体净化效果好，熔体中夹杂含量少；利用本方法搅拌后，熔体中杂质含量仅为0.07mg/L，远低于一般人工手动搅拌方法，且铸锭整体质量好，晶粒更加细小均匀，铸锭内应力也较小。可用于更好的挤压和后续塑性加工生产。

Description

一种镁合金电磁搅拌除渣方法

技术领域

本发明属于镁合金熔炼方法技术领域，尤其涉及一种镁合金电磁搅拌除渣方法。

背景技术

目前，业内常用的现有技术是这样的：目前，镁合金的应用在航空航天、军工、轨道交通、汽车等领域应用越来越广泛，而随之对镁合金的强度、耐热性能等等的要求越来越高。那么，性能要求的提高，从最源头的角度来说，就要求在镁合金的熔铸阶段就要更高的标准和要求。但传统的熔炼除渣手段，对于高性能要求的镁合金的熔体来说，使用手动搅拌则费时费力且除渣效果有限，如果使用纯机械搅拌等进入熔体中接触式搅拌方式，则可能会在熔体中引入氧化夹杂和精炼剂夹杂，同时除渣效率相对较低，且在生产线中专门加入此设备优惠增加成本和生产故障率。因此有必要对现有的除渣技术和方法进行改进，在镁合金熔炼中尝试一种新型的非接触式熔炼除渣方法。

综上所述，现有技术存在的问题是：传统的熔炼除渣手段依靠手动搅拌或接触式搅拌等传统方式，费时费力且除渣效果有限；引入氧化夹杂和精炼剂夹杂，同时除渣效率相对较低。

解决上述技术问题的难度和意义：

难度：

1.需要采用实验方法探索镁合金熔铸时最佳的电磁搅拌除渣的开始温度、频率和搅拌时间，这是在镁合金领域鲜有进行的，参考依据少；

2.需要探究镁合金电磁搅拌除渣的实际效果，并与传统除渣方法进行对比；

意义：

1.可以在镁合金领域引入开创一种新型电磁搅拌除渣方法，且为非接触式的搅拌方法；

2.电磁搅拌除渣方法是非接触式加吧搅拌除渣，不会在镁合金熔体中引入新的氧化夹杂和精炼剂夹杂；

3.电磁搅拌除渣方法相对机械式电磁搅拌方法，装备成本更低。且与熔炼设备是整体的，因此使用过程更加方便和高效；

4.使用该镁合金电磁搅拌除渣方法，可以有效的提高出渣效率，降低除渣过程的工艺时间成本、设备成本和人工成本；

可以生产出质量更好、铸造晶粒组织相对更细小的优良品质的镁合金铸锭，

为下一步生产做好质量准备。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种镁合金电磁搅拌除渣方法。

本发明是这样实现的，一种镁合金电磁搅拌除渣方法，所述镁合金电磁搅拌除渣方法在熔炼炉中向镁熔体内加入除渣剂，温度为740-760℃时开启电磁搅拌装置；感应器工作参数为：视在功率200KVA，频率为0.5-1.5Hz，工作电流320A，搅拌时间为20-30min，静置30min。

采用这组参数是在遵循单一变量法的多组实验数据对比下，选取的最佳参数组，出渣效率明显提高，在相同搅拌时间内出渣量约比传统人工搅拌提高15.1％，除渣更充分；同时熔体中杂质含量明显降低，在线的杂质含量检测显示本专利方法相比人工搅拌方法平均可多减少0.049mg/L；具有高效除渣和效果良好等优点。

进一步，所述向镁熔体内加入除渣剂之前需要：按照镁合金产品成分要求，在熔炼炉中加入何有不同元素的纯金属和中间合金，开启熔炼炉加热装置，保温至合金组分融化为均匀的制定成分的金属熔体。

进一步，所述向镁熔体内加入除渣剂之后需要：

步骤一，进行充分的扒渣工作，除去熔体中的杂质；

步骤二，扒渣10min后再向镁合金熔体通入保护气覆盖表面，然后通过氩气吹入精炼剂进行喷粉精炼，在熔体温度为720-740℃时，再次开启电磁搅拌装置，搅拌装置工作参数同上，持续搅拌30min，静置时间30min；

步骤三，再次进行充分的扒渣工作，得到纯净的复合浇铸要求的镁合金熔体；

步骤四，将纯净的镁合金熔体静置后转入流槽送至浇铸。

进一步，所述步骤二精炼时使用二次电磁搅拌。

本发明的另一目的在于提供一种使用所述镁合金电磁搅拌除渣方法制造的镁合金。

综上所述，本发明的优点及积极效果为：本发明提供的利用电磁搅拌对镁合金熔炼过程中进行除渣，充分利用了金属液体在电磁场中的流动特性，借助底部分布的电磁线圈感应器，实现对熔体的充分搅拌，有效代替了传统的人工搅拌除渣的镁合金熔炼方式，大幅的提高了除渣效率和熔体净化的效果。对比来看，传统人工搅拌的除渣方式除渣率大约仅为60.1％，除渣后熔体杂质含量约为1.19mg/L；而使用电磁搅拌除渣方法，除渣率可达86.2％，且除渣后熔体杂质含量可降低至0.07mg/L。同时也有效的提高了生产效率和生产的自动化，节省生产时间和人力成本。

详细对比如下：

对比参数	传统人工搅拌方法	新型电磁搅拌除渣方法
			除渣效率	60.1％	86.2％
除渣后杂质含量	1.19mg/L	0.07mg/L
			除渣所需时间	约1h左右	约20～30min
所需成本	人力、电力和时间成本	电力和时间成本
			自动化程度	低	较高

本发明利用电磁搅拌不仅让除渣剂和熔体接触更加充分，而且也使难熔稀土中间合金金属溶解更加充分、成分更加均匀，且电磁搅拌的作用还可以使在边部冷却形成的细晶在搅拌作用下回到熔体中心，成为凝固结晶晶核，从而起到细化晶粒的作用，进一步提高了镁合金铸锭的质量。

本发明利用外加电磁线圈进行电磁搅拌，并实现电磁搅拌及中间镁合金熔体流动均可在线控制。同时利用炉子底部设置的低频电磁搅拌实现镁合金熔体的交叉式搅拌，解决了镁合金熔体局部不均匀和底部熔渣含量较高的问题，有效的提高了熔体的均匀程度和除渣效果，最终提高产品质量。

本发明不但可以实现镁合金的大规模生产，同时利用20吨的熔炼炉批量小的特性，针对市场客户要求，生产多系列、小批量、高质量的镁合金产品。具有生产产品结构灵活多变、生产周期短的特点，对提高企业经济效益、优化产品结构具有十分重要的意义。

附图说明

图1是本发明实施例提供的镁合金电磁搅拌除渣方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

针对传统的熔炼除渣手段依靠手动搅拌，费时费力且除渣效果有限；引入氧化夹杂和精炼剂夹杂，同时除渣效率相对较低的问题。本发明通过对镁合金熔炼除渣技术的改进，引入了电磁搅拌技术代替了传统的人工搅拌，配合合适的参数，目的是有效的进行除渣工艺，获得更纯净的熔体，制成性能更好的镁合金铸锭和后续的镁合金产品。

下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。

如图1所示，本发明实施例提供的镁合金电磁搅拌除渣方法包括以下步骤：

S101：按照镁合金产品成分要求，在熔炼炉中加入何有不同元素的纯金属和中间合金，开启熔炼炉加热装置，保温至合金组分融化为均匀的制定成分的金属熔体；

S102：在熔炼炉中向镁熔体内加入除渣剂，在熔炼炉中向镁熔体内加入除渣剂，温度为740-760℃时开启电磁搅拌装置(装机功率70KW，380V三相，50Hz)，感应器工作参数为：视在功率200KVA，频率为0.5-1.5Hz，工作电流320A，搅拌时间为20-30min，静置30min；

S103：进行充分的扒渣工作，除去熔体中的杂质；

S104：扒渣10min后再向镁合金熔体通入保护气覆盖表面，然后通过氩气吹入精炼剂进行喷粉精炼，在熔体温度为720-740℃时，再次开启电磁搅拌装置，搅拌装置工作参数同上，持续搅拌30min，静置时间30min；

S105：再次进行充分的扒渣工作，得到纯净的复合浇铸要求的镁合金熔体；

S106：将纯净的镁合金熔体静置后转入流槽送至浇铸。

下面结合具体实施例对本发明的应用原理作详细的描述。

实施例1

本发明实施例利用底部感应器的电磁搅拌装置的熔炼炉的熔炼净化除渣方法，包括以下步骤：

按照镁合金产品成分要求，在熔炼炉中加入纯镁、Mg-Gd中间合金、Mg-Y中间合金以及纯锌和纯锆，按顺序逐次加入。开启熔炼炉的电阻加热装置，加热至760℃，使合金组分融化为均匀Mg-Gd-Y-Zn-Zr中间镁合金金属熔体；

将熔炼炉设定值750℃保温，在熔炼炉中向镁中间金属熔体内投放加入2kg的6号精炼剂(除渣剂)，此时在熔体温度为740-760℃时开启电磁搅拌装置(装机功率70KW，380V三相，50Hz)，感应器工作参数为：视在功率200KVA，频率为0.5-1.5Hz，工作电流320A，搅拌时间为20-30min，静置30min。

进行充分的扒渣工作，除去了熔体中的杂质。

扒渣10min后的镁合金熔体上部通入保护气(成分Ar+CO₂速度＝17L/min)2-3分钟，然后通过纯度为99.99％压力为0.4Mpa的纯氩气吹入1.5kg的2号精炼剂进行喷粉精炼，在熔体温度为720-740℃时，再次开启电磁搅拌装置，搅拌装置工作参数同上，持续搅拌30min，静置时间30min；

再加入0.5kg除渣剂然后再次进行充分的扒渣工作，得到纯净的复合浇铸要求的镁合金熔体；

将纯净的镁合金熔体静置20min后转入流槽送至浇铸，得到符合国家标准的《铸造镁合金》要求的牌号为GW105的铸造镁合金产品。

本实施例所述熔炼炉容量为20吨，熔炼炉底部设置的感应器(电磁搅拌装置)，为常规电磁搅拌线圈，属于低频电磁搅拌装置。纯镁和其他合金元素为外购产品，具体要求和添加方式通过所需生产的镁合金牌号而定。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种镁合金电磁搅拌除渣方法，其特征在于，所述镁合金电磁搅拌除渣方法在熔炼炉中向镁熔体内加入除渣剂，温度为740-760℃时开启电磁搅拌装置；感应器工作参数为：视在功率200KVA，频率为0.5-1.5Hz，工作电流320A，搅拌时间为20-30min，静置30min。

2.如权利要求1所述的镁合金电磁搅拌除渣方法，其特征在于，所述向镁熔体内加入除渣剂之前需要：按照镁合金产品成分要求，在熔炼炉中加入何有不同元素的纯金属和中间合金，开启熔炼炉加热装置，保温至合金组分融化为均匀的制定成分的金属熔体。

3.如权利要求1所述的镁合金电磁搅拌除渣方法，其特征在于，所述向镁熔体内加入除渣剂之后需要：

步骤一，扒渣除去熔体中的杂质；

步骤二，扒渣后再向镁合金熔体通入保护气覆盖表面，然后通过氩气吹入精炼剂进行喷粉精炼，在熔体温度为720-740℃时，开启电磁搅拌装置，持续搅拌30min，静置时间30min；

步骤三，再次进行扒渣，得到复合浇铸要求的镁合金熔体；

步骤四，将镁合金熔体静置后转入流槽送至浇铸。

4.如权利要求1所述的镁合金电磁搅拌除渣方法，其特征在于，所述步骤二精炼时使用二次电磁搅拌。

5.一种使用权利要求1～4任意一项所述镁合金电磁搅拌除渣方法制造的镁合金。

6.一种使用权利要求1所述镁合金的轨道交通车辆。

7.一种使用权利要求1所述镁合金的汽车。