CN111455217A - 一种实验室生产锌镁铝合金的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种实验室生产锌镁铝合金的方法，属于冶金技术领域，本发明将锌片:铝锭:镁锭按照重量比90:（1～12）:（4～15）比例配料；将称量好锌片加入无芯工频感应电炉中，500～520℃熔化1～3h，锌片全部熔化；再加入称量好铝锭，无芯工频感应电炉升温至520～560℃熔炼0.2～0.5h，铝锭完全熔化。无芯工频感应电炉内熔体表面通入惰性气体，温度控制在560～600℃，再加入镁，搅拌0.5～1.5h将镁全部熔化；将温度保持在560～600℃，熔炼20～60分钟；合金锭模在惰性气体保护下，合金液直接倾倒入合金锭模中，并进行打渣，完成浇铸。该工艺操作简单，流程短，容易控制，能够生产合格的锌镁铝合金。

Description

一种实验室生产锌镁铝合金的方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体的说，涉及一种实验室生产锌镁铝合金的方法。
背景技术
目前国内生产的锌镁铝合金含镁都小于3.5%，现有实验室生产工艺采用工频感应电炉，在470～520℃将锌熔化，再加入铝熔化，升温520～560℃将镁熔化，氯化铵造渣后直接浇铸。
申请号20181003150.3的专利“一种锌铝镁合金熔炼方法”，含镁1～1.2%，含铝1.4～1.6%，含锌97.2～97.6%。先将铝锭加入无芯感应电炉600～680℃熔化，540～560℃加入锌熔化，在将镁加入特制的镁罩中在不高于560℃熔化，在浇铸，浇铸模具采用水冷。由于含镁低，加之，采用特制镁罩，并将镁完全置于锌液中，熔炼时镁会部分烧损。该工艺技术不能直接用于含镁大于4% 的高镁锌基合金熔炼，浇铸时会发生氧化，表面发黑，生产不出合格产品。
申请号201810377691.5的专利“一种含钛的锌铝镁合金锭及制备方法”，含镁1～3%，含铝0.3～3%，含钛0.3～0.5%，余量锌。将配好的金属升温到550℃直接熔化，并浇铸。该工艺将锌镁铝钛一起加入熔化，熔化时间长，由于镁比重小，容易漂浮在锌液表面而烧损。该工艺技术不能直接用于生产含镁大于4% 的高镁锌基合金熔炼，会发生镁燃烧，表面发黑，生产不出合格产品。
申请号20181115769.3的专利“一种含钛和锑的热浸镀锌铝镁合金及其制备方法”，含镁2.5～3.5%，含铝10～12%，含钛0.1～0.2%，含锑0.1～0.1%，余量锌。该工艺将纯锌、纯铝、Al～50%Mg中间合金、Al～5%Ti中间合金、Al～5%Sb中间合金加入坩埚升温到700～720℃加入覆盖剂（NaCl+KCl）熔化，采用ZnCl2进行精炼和除渣，降温到550℃浇铸。由于含镁低，加之，采用Al～50%Mg中间合金没有发生氧化，该工艺技术不能直接用于含镁大于4% 的高镁锌基合金熔炼，浇铸时会发生氧化，表面发黑，生产不出合格产品。同时，采用中间合金，成本高，经济效益差。
需要生产含镁4～15%，铝≤12%，余量锌的锌基合金，采用现有实验室生产工艺采用工频感应电炉，在470～520℃将锌熔化，再加入铝熔化，升温520～560℃将镁熔化，氯化铵造渣后，通过渣槽浇铸。该工艺生产锌镁铝合金有几个方面的不足：（1）加入镁时，镁会发生燃烧，烧损严重。（2）浇铸时，锌镁铝合金在溜槽中氧化，表面发黑，温度迅速下降，使合金液在渣槽中凝固，会造成浇铸困难。（3）锌镁铝合金在锭模中表面氧化变黑，生产出的高铝锌基合金表面质量不合格 。
发明内容
为了克服背景技术中存在的问题，本发明提供了一种实验室生产锌镁铝合金的方法，该工艺操作简单，流程短，容易控制，能够生产合格的锌镁铝合金。
为实现上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的：
所述的实验室生产锌镁铝合金的方法，具体包括以下步骤：
1）将锌片:铝锭:镁锭按照重量比90:（1～12）:（4～15）比例配料；
2）将称量好锌片加入无芯工频感应电炉中，500～520℃熔化1～3h，锌片全部熔化；
3）再加入称量好铝锭，无芯工频感应电炉升温至520～560℃熔炼0.2～0.5h，铝锭完全熔化；
4）无芯工频感应电炉内熔体表面通入惰性气体，温度控制在560～600℃，再加入镁，搅拌0.5～1.5h将镁全部熔化；将温度保持在560～600℃，熔炼20～60分钟；
5）合金锭模在惰性气体保护下，合金液直接倾倒入合金锭模中，并进行打渣，完成浇铸。
作为优选，步骤4）-5）中，惰性气体为氪气，纯度为≥99.9%。
作为优选，步骤4）中，设置惰性气体保护装置，通过其压力式空气雾化喷嘴使惰性气体在无芯工频感应电炉内熔体表面形成涡旋气雾来保护熔体表面，达到隔绝空气防止氧化的目的。
作为优选，步骤5）中，合金锭模在惰性气体保护下是指在合金锭模处设置惰性气体保护装置，惰性气体保护装置包括5个压力式空气雾化喷嘴，合金锭模四周和中心点各设有一个压力式空气雾化喷嘴，通过压力式空气雾化喷嘴使惰性气体形成涡旋气雾来保护合金锭模，达到隔绝空气防止氧化的目的。
作为优选，压力式空气雾化喷嘴主要采用DN10或DN15。
作为优选，步骤1）-2）中，锌锭主要成分：含Zn≥99.995%，Pb≤0.003%，Cd≤0.002%，Fe≤0.001%，Cu≤0.001%，Sn≤0.001%，Al≤0.001%。
作为优选，步骤1）和3）中，铝锭主要成分：含Al≥99.70%，Fe≤0.25%，Si≤0.02%，Mg≤0.03%，Cu≤0.03%，Mn≤0.003%，Zn≤0.07%，Ti≤0.07%。
作为优选，步骤4）中，镁锭主要成分：含Mg≥99.95%，Fe≤0.003%，Si≤0.01%， Mn≤0.01%，Cu≤0.02%。
本发明的有益效果：
1、本发明采用采用锌片做为原料，减少了锌片生产锌锭的能耗，降低了能耗，电耗成本比采用锌锭可以降低40-60%。同时，锌先熔化，锌液对铝锭有浸蚀作用，能加快铝锭熔化，熔化时间可以减少20-30%。
2、本发明能够生产外观质量合格的锌镁铝合金。
3、实现1台炉完成熔炼，投资小，占地面积小，操作简单，生产效率高。
4、本发明采用惰性气体保护合金熔炼，实现了与空气隔离，避免了镁的烧损，镁的损失减少100～400%，大幅降低生产成本。
5、本发明采用惰性气体保护合金锭模，实现了与空气隔离，避免了合金表面氧化，能够生产出合格产品。氪气比重比空气重的多，更有利沉到液体表面，在550～600℃隔绝空气的效果较好。
6、本发明采用压力式空气雾化喷嘴使惰性气体形成涡旋气雾，能够减少惰性气体消耗量，节约生产成本。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面将对本发明的优选实施例进行详细的说明，以方便技术人员理解。
实施例1
将锌锭:铝锭:镁锭按照90:1:15比例配好料。将称量好锌片加入无芯工频感应电炉中，500～520℃熔化3h，锌片全部熔化；再加入称量好铝锭，无芯工频感应电炉升温至520～560℃熔炼0.2h，铝锭完全熔化。启动氪气保护装置，使无芯工频感应电炉内熔体表面在惰性气体保护下，温度控制在600℃，再加入镁，无芯工频感应电炉的自搅拌的作用下1.5h将镁全部熔化。将温度保持在600℃，熔炼60分钟后，启动氪气保护装置，在惰性气体保护下，使合金锭模在惰性气体保护下，合金液倾倒入合金锭模中，并进行打渣。完成浇铸3分钟，关闭氪气保护装置。该工艺操作简单，流程短，容易控制，能够生产合格的锌镁铝合金。
实施例2
将锌锭:铝锭:镁锭按照90:6.5:9.5比例配好料。称量好锌片加入无芯工频感应电炉中，500～520℃熔化2h，锌片全部熔化；再加入称量好铝锭，无芯工频感应电炉升温至520～560℃熔炼0.35h，铝锭完全熔化。启动氪气保护装置，使无芯工频感应电炉内熔体表面在惰性气体保护下，温度控制在580℃，再加入镁，无芯工频感应电炉的自搅拌的作用下1h将镁全部熔化。将温度保持在580℃，熔炼40分钟后，启动氪气保护装置，在惰性气体保护下，使合金锭模在惰性气体保护下，合金液倾倒入合金锭模中，并进行打渣。完成浇铸6.5分钟，关闭氪气保护装置。该工艺操作简单，流程短，容易控制，能够生产合格的锌镁铝合金。
实施例3
将锌锭:铝锭:镁锭按照90:12:4比例配好料。称量好锌片加入无芯工频感应电炉中，500～520℃熔化1h，锌片全部熔化；再加入称量好铝锭，无芯工频感应电炉升温至520～560℃熔炼0.5h，铝锭完全熔化。启动氪气保护装置，使无芯工频感应电炉内熔体表面在惰性气体保护下，温度控制在560℃，再加入镁，无芯工频感应电炉的自搅拌的作用下0.5h将镁全部熔化。将温度保持在560℃，熔炼20分钟后，启动氪气保护装置，在惰性气体保护下，使合金锭模在惰性气体保护下，合金液倾倒入合金锭模中，并进行打渣。完成浇铸10分钟，关闭氪气保护装置。该工艺操作简单，流程短，容易控制，能够生产合格的锌镁铝合金。
最后说明的是，以上优选实施例仅用于说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (4)

1.一种实验室生产锌镁铝合金的方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
1）将锌片:铝锭:镁锭按照重量比90:（1～12）:（4～15）比例配料；
2）将称量好锌片加入无芯工频感应电炉中，500～520℃熔化1～3h，锌片全部熔化；
3）再加入称量好铝锭，无芯工频感应电炉升温至520～560℃熔炼0.2～0.5h，铝锭完全熔化；
4）无芯工频感应电炉内熔体表面通入惰性气体，温度控制在560～600℃，再加入镁，搅拌0.5～1.5h将镁全部熔化；将温度保持在560～600℃，熔炼20～60分钟；
5）合金锭模在惰性气体保护下，合金液直接倾倒入合金锭模中，并进行打渣，完成浇铸。
2.根据权利要求1所述的一种实验室生产锌镁铝合金的方法，其特征在于：步骤3）-4）中，惰性气体为氪气，纯度为≥99.9%。
3.根据权利要求1或2所述的一种实验室生产锌镁铝合金的方法，其特征在于：步骤4）中，设置惰性气体保护装置，通过其压力式空气雾化喷嘴使惰性气体在无芯工频感应电炉内熔体表面形成涡旋气雾来保护熔体表面，达到隔绝空气防止氧化的目的。
4.根据权利要求1-3所述的一种实验室生产锌镁铝合金的方法，其特征在于：步骤5）中，合金锭模在惰性气体保护下是指在合金锭模处设置惰性气体保护装置，惰性气体保护装置是通过压力式空气雾化喷嘴使惰性气体形成涡旋气雾来保护合金锭模，达到隔绝空气防止氧化的目的。
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