CN112264592B - 一种镁合金薄带的高速机械搅拌铸轧装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种镁合金薄带的高速机械搅拌铸轧装置及方法，装置包括前液处理系统和铸轧系统，前液处理系统包括前液箱，前液箱侧下部具有熔体入口、熔体出口，前液箱内部设置有第一隔板，第一隔板上方具有过滤装置，所述第一隔板、过滤装置、与前液箱侧壁形成一个腔体，且该腔体与熔体出口连通，前液箱内部还具有第二隔板、机械搅拌装置，顶部设有气体通入管道；所述铸轧系统包括一对水冷轧辊、铸嘴，前液处理系统的熔体出口与铸轧系统的铸嘴相连通。采用本发明的装置及方法，可以有效破碎镁合金熔体中的氧化物颗粒，为后续镁合金凝固提供有效形核核心，从而减小镁合金铸轧晶粒尺寸，避免生成粗大枝晶。

Description

一种镁合金薄带的高速机械搅拌铸轧装置及方法
技术领域
本发明属于有色金属加工技术领域，具体涉及一种镁合金薄带的高速机械搅拌铸轧装置及方法，生产的镁合金带卷主要应用于3C电子、汽车、航空航天、印刷等领域。
背景技术
镁合金具有质量轻、电子屏蔽性能好、防辐射、吸震能力强等众多优点，在航空航天、交通运输、3C电子等国民经济主要行业和国防军工等领域有着广泛的应用前景。
但是，镁合金具有密排六方结构，加工成型困难。传统的镁合金板、带材加工制备过程复杂冗长，常用的生产方式包括铸造、锯切、铣面、均匀化处理与加热、热轧、冷轧(含中间退火)等。导致镁合金带材成本居高不下，根据镁合金的带材宽度和厚度不同，价格在17-40万元/吨不等，严重影响镁合金带材的市场竞争力。
铸轧技术是一种短流程、低成本板带坯生产技术，可以省去投资巨大的开坯、热轧等设备，简化生产工序、缩短生产周期、减少设备投资、大幅降低生产成本、提高生产效率、节约能源，非常适合制备像镁合金一样铸轧性能优良、变形困难的材料，可以通过铸轧技术直接生产板带材。
镁合金铸轧凝固过程中，α-Mg在生长的同时向邻近液相中排出Al、Zn等溶质元素造成溶质在枝晶间未凝固的液相中富集，形成粗大的枝晶组织，并且熔体凝固过程中溶质元素被排挤至铸坯中心部位，形成中心线偏析和中心疏松，导致铸轧镁合金带材强度和塑性不佳，无法满足后续直接成形或冷变形的需求。因此，开发出具有细晶组织的铸轧镁合金带材，使其具有较高的综合力学性能，对镁合金铸轧技术的推广具有重要的现实意义。并且目前镁合金铸轧带坯的厚度在5-8mm之间，无法满足用户对镁合金薄带的需求，所以铸轧后的板坯仍需进行反复多道次热加工，导致板材成材率下降，成本提高。
发明内容
本发明针对铸轧镁合金板坯厚度尺寸大，组织粗大，存在中心线偏析和中心疏松等问题，提出一种镁合金薄带的高速机械搅拌铸轧装置及方法，该方法可以降低铸轧带材厚度尺寸，细化镁合金铸轧晶粒，改善凝固末端的补缩条件，有利于避免或减轻显微疏松，改善铸轧显微组织和力学性能，提高铸轧带材质量。
本发明是通过以下技术方案实现的。
一种镁合金薄带的高速机械搅拌铸轧装置，包括前液处理系统和铸轧系统，所述前液处理系统包括前液箱，前液箱侧下部具有熔体入口、熔体出口，前液箱内部设置有第一隔板，第一隔板上方具有过滤装置，所述第一隔板、过滤装置、与前液箱侧壁形成一个腔体，且该腔体与熔体出口连通，前液箱内部还具有第二隔板、机械搅拌装置，顶部设有气体通入管道；所述铸轧系统包括一对水冷轧辊、铸嘴，前液处理系统的熔体出口与铸轧系统的铸嘴相连通。
本发明中，机械搅拌装置位于靠近熔体入口位置。前液箱中间位置设置的第二隔板，避免熔体搅拌时影响前液箱出口处熔体的流动，并且第二隔板减小搅拌空间，有利于提高熔体的搅拌效率。
本发明中，机械搅拌装置的数量根据铸坯尺寸和铸轧速度进行匹配，机械搅拌装置数量范围为1-3个。
本发明中，所述过滤装置为氧化镁陶瓷过滤器，过滤镁液搅拌时带入的大颗粒夹杂和氧化物，保证镁液的纯净度。
本发明中，前液箱内靠近熔体入口处设有测温仪。
本发明还要求保护一种镁合金薄带的高速机械搅拌铸轧方法，包括以下步骤：
步骤一，将镁合金熔体通过熔体入口输送到前液箱，前液箱放流温度控制在640℃-660℃，同时通入SF6和CO2混合气体对镁合金熔体进行保护；
步骤二，对前液箱放流的熔体进行搅拌处理，搅拌速率600-1200r/min；
步骤三，经过搅拌和过滤的镁合金熔体，通过熔体出口从前液箱输送至铸嘴进行连续铸轧，铸轧速度设定在1-10m/min，制备出的镁合金带材厚度1-6mm、宽度1000-1800mm、晶粒尺寸＜100μm。
本发明的有益技术效果：
1、高速机械搅拌可以有效破碎镁合金熔体中的氧化物颗粒，为后续镁合金凝固提供有效形核核心，从而减小镁合金铸轧晶粒尺寸，避免生成粗大枝晶。
2、本发明可根据具体现场生产设备，调整机械搅拌器数量，以满足实际生产需求。
3、机械搅拌装置安放在前液箱内、镁合金熔体入口位置，有利于镁合金熔体的充分搅拌。
4、采用氧化镁陶瓷过滤器对机械搅拌处理的镁合金熔体进行过滤，可以提升熔体纯净度。
5、在640-660℃低温下对熔体进行高速搅拌，有利于细化合金晶粒尺寸。
6、采用中间隔板设计，避免熔体搅拌时影响前液箱出口处熔体的流动，并且中间隔板减小搅拌空间，有利于提高熔体的搅拌效率。
7、本发明采用强机械搅拌和快速铸轧的方法，降低板坯厚度，制备厚度在1-6mm之间的薄带。
8、采用快速铸轧，可以大幅提升镁合金薄带生产效率。
9、本发明制备工艺简单，利于批量生产。
附图说明
图1为本发明的装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
一种镁合金薄带的高速机械搅拌铸轧装置，包括前液处理系统和铸轧系统，所述前液处理系统包括前液箱1，前液箱侧下部具有熔体入口2、熔体出口3，前液箱内部设置有第一隔板4，第一隔板4上方具有过滤装置5，所述第一隔板4、过滤装置5、与前液箱侧壁形成一个腔体，且该腔体与熔体出口3连通，前液箱内部还具有第二隔板6、机械搅拌装置7，顶部设有气体通入管道8；所述铸轧系统包括一对水冷轧辊10、铸嘴11，前液处理系统的熔体出口3与铸轧系统的铸嘴11相连通，镁合金熔体经过铸轧后得到镁合金带材12；机械搅拌装置7位于靠近熔体入口位置；机械搅拌装置7的数量根据铸坯尺寸和铸轧速度进行匹配，机械搅拌装置数量范围为1-3个；过滤装置5为氧化镁陶瓷过滤器，前液箱内靠近熔体入口处设有测温仪9。
本发明的一种镁合金薄带的高速机械搅拌铸轧方法，包括以下步骤：
步骤一，将镁合金熔体通过熔体入口输送到前液箱，前液箱放流温度控制在640℃-660℃，同时通入SF6和CO2混合气体对镁合金熔体进行保护；
步骤二，对前液箱放流的熔体进行搅拌处理，搅拌速率600-1200r/min；
步骤三，经过搅拌和过滤的镁合金熔体，通过熔体出口从前液箱输送至铸嘴进行连续铸轧，铸轧速度设定在1-10m/min，可以制备出厚度1-6mm、宽度1000-1800mm、晶粒尺寸＜100μm的镁合金带材。
对带坯进行卷取，卷取温度为200-300℃。
以上所述的仅是本发明的较佳实施例，并不局限发明。应当指出对于本领域的普通技术人员来说，在本发明所提供的技术启示下，还可以做出其它等同改进，均可以实现本发明的目的，都应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种镁合金薄带的高速机械搅拌铸轧装置的铸轧方法，采用一种镁合金薄带的高速机械搅拌铸轧装置，所述装置包括前液处理系统和铸轧系统，其特征在于，所述前液处理系统包括前液箱（1），前液箱侧下部具有熔体入口（2）、熔体出口（3），前液箱内部设置有第一隔板（4），第一隔板（4）上方具有过滤装置（5），所述第一隔板（4）、过滤装置（5）、与前液箱侧壁形成一个腔体，且该腔体与熔体出口（3）连通，前液箱内部还具有第二隔板（6）、机械搅拌装置（7），顶部设有气体通入管道（8）；所述铸轧系统包括一对水冷轧辊（10）、铸嘴（11），前液处理系统的熔体出口（3）与铸轧系统的铸嘴（11）相连通，机械搅拌装置（7）位于靠近熔体入口位置；所述方法包括以下步骤：
步骤一，将镁合金熔体通过熔体入口输送到前液箱，前液箱放流温度控制在640℃-660℃，同时通入SF6和CO2混合气体对镁合金熔体进行保护；
步骤二，对前液箱放流的熔体进行搅拌处理，搅拌速率600-1200r/min；
步骤三，经过搅拌和过滤的镁合金熔体，通过熔体出口从前液箱输送至铸嘴进行连续铸轧，铸轧速度设定在1-10m/min；
制备出的镁合金带材厚度1-6mm、宽度1000-1800mm、晶粒尺寸＜100μm。
2.据权利要求1所述的镁合金薄带的高速机械搅拌铸轧装置的铸轧方法，其特征在于，机械搅拌装置（7）的数量根据铸坯尺寸和铸轧速度进行匹配，机械搅拌装置数量范围为1-3个。
3.据权利要求1所述的镁合金薄带的高速机械搅拌铸轧装置的铸轧方法，其特征在于，所述过滤装置（5）为氧化镁陶瓷过滤器。
4.据权利要求1所述的镁合金薄带的高速机械搅拌铸轧装置的铸轧方法，其特征在于，前液箱内靠近熔体入口处设有测温仪（9）。
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