CN114309068A - 一种新型锌合金丝材的连铸连轧制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型锌合金丝材的连铸连轧制备方法，包括以下步骤：(1)Zn‑Ce中间合金熔炼；(2)锌合金熔炼；(3)锌合金连铸；(4)锌合金连轧。本发明与现有技术相比的优点在于：本发明采用连铸连轧技术制备热喷涂用锌铜钛合金丝材，在容量为2t的感应炉中制备Zn‑Cu‑Ti‑Ce合金，并在连铸机中成型直径为50mm的Zn‑Cu‑Ti‑Ce合金棒材，该棒材经过14道次的轧制变形，制备出3mm的合金丝材，解决锌基铜钛合金丝材产业化的难题。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，具体是指一种新型锌合金丝材的连铸连轧制备方法。
背景技术
钢铁材料在国民生产生活的诸多方面都有广泛的应用。但是，钢铁材料在长期服役的过程中会与周围环境中的一些介质发生化学或电化学反应而被腐蚀，钢铁构件的腐蚀不仅会造成巨大的经济损失还有可能造成重大事故，损害人民生命财产安全。为减少腐蚀的危害，人们开发了各种防腐手段和表面处理技术。其中热喷涂技术是一种工艺简单而又效果显著的钢铁材料防腐工艺，被广泛的应用于电力、石油化工、汽车、电器、建筑等行业。热喷涂技术技术有自己独特的优势：操作简单，成本低，对设备要求不高等。热喷涂产品在普通的大气环境中可使用20年以上，而且使用期间基本不需要维护，因此热喷涂是一种非常经济的防护方法。Zn-Al合金丝材已经被广泛应用到工程钢结构的防腐涂层上，Al在空气中暴露会在表面形成氧化膜，可有效抑制钢结构被腐蚀。然而，在喷涂过程中Zn-Al合金中Al容易挥发，对喷涂设备和现场安全产生重大威胁。
最近，有报道指出锌基铜钛合金同样表现出很好的耐腐蚀性能，热喷涂锌基铜钛合金不会产生元素挥发的问题，另外稀土添加对锌基铜钛合金的耐腐蚀性能有进一步的提升。然而，锌基铜钛合金丝材的制备技术目前尚不成熟，因为锌基铜钛合金的韧性远不如Zn-Al合金，在制备成丝材过程中断裂。因此，实现其量产，需要克服还锌基铜钛合金丝材制备过程中的技术壁垒。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服以上的技术缺陷，提供一种新型锌合金丝材的连铸连轧制备方法。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种新型锌合金丝材，包括Zn、Cu，Ti和Ce元素，每一种元素的质量百分比为：Cu：0.7～0.9％；Ti：0.08～0.1％；Ce：0.3～0.35％；其它杂质的单个含量≤0.01％，总量≤0.05％；Zn余量。
一种新型锌合金丝材的连铸连轧制备方法，包括如下步骤：
(1)Zn-Ce中间合金熔炼：采用真空电阻炉熔炼Zn-3.6Ce中间合金，以纯锌和纯铈为原料，在650℃下纯锌熔化后，将纯铈通过加料口加入到锌熔体中，并保温0.5h，随后浇注成棒状铸锭；
(2)锌合金熔炼：在容量为2t的感应炉中制备Zn-Cu-Ti-Ce合金，将采购的纯锌锭、Zn-10Cu和Zn-3Ti中间合金以及自制的Zn-3.6Ce中间合金一起加入到感应炉中，熔炼温度控制在640℃-660℃，当熔体温度超过640℃后，保温20min，随后将感应炉中转入预热好的钢包中；
(3)锌合金连铸：当钢包中的锌合金熔体温度降低到550℃-560℃，浇注到弧形连铸机的管状铜质结晶器中，结晶器超声波振动频率为20kHz，铸坯水平出坯后合金温度控制在330℃-380℃，最终获得直径为50mm的Zn-Cu-Ti-Ce合金棒材；
(4)锌合金连轧：从连铸机中出来的棒材切断后直接进入连轧机组，先将50mm直径的棒材轧制成9.5mm直径的杆材，随后再将9.5mm的杆材轧制成3mm的Zn-Cu-Ti-Ce合金丝材；从50mm到9.5mm，设计了7道次的轧制工艺，棒材进给速度从刚开始的3cm/s-4cm/s逐渐增加到10cm/s-12cm/s，每道次之间均需要安装一台感应炉；从9.5mm到3mm，也设计了7道次的轧制工艺，每道次杆材直径的降幅约为15％，杆材进给速度从刚开始的10cm/s-12cm/s逐渐增加到25-30mm/s，每道次之间均需要安装一台感应炉。
优选的，步骤(1)中所述的采用真空电阻炉熔炼Zn-3.6Ce中间合金并加Ce后保温0.5h。
优选的，步骤(3)中所述的锌合金熔体的浇注速度为1.7L/min-2.2L/min。
优选的，步骤(3)中所述的铸坯的拉坯速度为15cm/s-18cm/s。
优选的，步骤(4)中所述的从50mm到9.5mm每道次棒材直径的降幅都约为22％。
优选的，步骤(4)中所述的从50mm到9.5mm轧制温度为300℃-330℃。
优选的，步骤(4)中所述的从9.5mm到3mm每道次杆材直径的降幅约为15％。
优选的，步骤(4)中所述的从9.5mm到3mm轧制温度为180℃-200℃。
本发明与现有技术相比的优点在于：本发明采用连铸连轧技术制备热喷涂用锌铜钛合金丝材，在容量为2t的感应炉中制备Zn-Cu-Ti-Ce合金，并在连铸机中成型直径为50mm的Zn-Cu-Ti-Ce合金棒材，该棒材经过14道次的轧制变形，制备出3mm的合金丝材，解决锌基铜钛合金丝材产业化的难题。
附图说明
图1是Zn-0.9Cu-0.1Ti-0.3Ce合金的铸态组织。
图2是3mmZn-0.9Cu-0.1Ti-0.3Ce合金丝材的组织形貌。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
一种新型锌合金丝材的连铸连轧制备方法，包括以下步骤：
(1)设计Zn-Cu-Ti-Ce合金，其中各元素的质量百分比为：Cu：0.7～0.9％；Ti：0.08～0.1％；Ce：0.3～0.35％；其它杂质的单个含量≤0.01％，总量≤0.05％；Zn余量。
(2)采用真空电阻炉熔炼Zn-3.6Ce中间合金，以纯锌和纯铈为原料，在650℃下纯锌熔化后，将纯铈通过加料口加入到锌熔体中，并保温0.5h，随后浇注成棒状铸锭。
(3)在容量为2t的感应炉中制备Zn-Cu-Ti-Ce合金，将采购的纯锌锭、Zn-10Cu和Zn-3Ti中间合金以及自制的Zn-3.6Ce中间合金一起加入到感应炉中，熔炼温度控制在640℃-660℃，当熔体温度超过640℃后，保温20min，随后将感应炉中转入预热好的钢包中。
(4)当钢包中的锌合金熔体温度降低到550℃-560℃，浇注到弧形连铸机的管状铜质结晶器中，锌合金熔体的浇注速度为1.7L/min，铸坯的拉坯速度控制在15cm/s，结晶器超声波振动频率为20kHz，铸坯矫直后合金温度控制在330℃-380℃，最终获得直径为50mm的Zn-Cu-Ti-Ce合金棒材。
(5)从连铸机中出来的棒材切断后直接进入连轧机组，先将50mm直径的棒材轧制成9.5mm直径的杆材，随后再将9.5mm的杆材轧制成3mm的Zn-Cu-Ti-Ce合金丝材。从50mm到9.5mm，设计了7道次的轧制工艺，每道次棒材直径的降幅都是接近一样的，约为22％，轧制温度控制在300℃-330℃，棒材进给速度从刚开始的3cm/s-4cm/s逐渐增加到10cm/s-12cm/s；从9.5mm到3mm，也设计了7道次的轧制工艺，每道次棒材直径的降幅也都是接近一样的，约为15％，轧制温度控制在180℃-200℃，棒材进给速度从刚开始的10cm/s-12cm/s逐渐增加到25-30mm/s。
实施例2
一种新型锌合金丝材的连铸连轧制备方法，包括以下步骤：
(1)设计Zn-Cu-Ti-Ce合金，其中各元素的质量百分比为：Cu：0.7～0.9％；Ti：0.08～0.1％；Ce：0.3～0.35％；其它杂质的单个含量≤0.01％，总量≤0.05％；Zn余量。
(2)采用真空电阻炉熔炼Zn-3.6Ce中间合金，以纯锌和纯铈为原料，在650℃下纯锌熔化后，将纯铈通过加料口加入到锌熔体中，并保温0.5h，随后浇注成棒状铸锭。
(3)在容量为2t的感应炉中制备Zn-Cu-Ti-Ce合金，将采购的纯锌锭、Zn-10Cu和Zn-3Ti中间合金以及自制的Zn-3.6Ce中间合金一起加入到感应炉中，熔炼温度控制在640℃-660℃，当熔体温度超过640℃后，保温20min，随后将感应炉中转入预热好的钢包中。
(4)当钢包中的锌合金熔体温度降低到550℃-560℃，浇注到弧形连铸机的管状铜质结晶器中，锌合金熔体的浇注速度为2.2L/min，铸坯的拉坯速度控制在18cm/s，结晶器超声波振动频率为20kHz，铸坯矫直后合金温度控制在330℃-380℃，最终获得直径为50mm的Zn-Cu-Ti-Ce合金棒材。
(5)从连铸机中出来的棒材切断后直接进入连轧机组，先将50mm直径的棒材轧制成9.5mm直径的杆材，随后再将9.5mm的杆材轧制成3mm的Zn-Cu-Ti-Ce合金丝材。从50mm到9.5mm，设计了7道次的轧制工艺，每道次棒材直径的降幅都是接近一样的，约为22％，轧制温度控制在300℃-330℃，棒材进给速度从刚开始的3cm/s-4cm/s逐渐增加到10cm/s-12cm/s；从9.5mm到3mm，也设计了7道次的轧制工艺，每道次棒材直径的降幅也都是接近一样的，约为15％，轧制温度控制在180℃-200℃，棒材进给速度从刚开始的10cm/s-12cm/s逐渐增加到25-30mm/s。
对制备的热喷涂用Zn-Cu-Ti-Ce合金进行组织性能测试，得到结果如图1、图2和表1所示，表1表示的是Zn-0.9Cu-0.1Ti-0.3Ce合金丝材的力学性能。
表1 Zn-0.9Cu-0.1Ti-0.3Ce合金丝材的力学性能
以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种新型锌合金丝材，其特征在于，包括Zn、Cu，Ti和Ce元素，每一种元素的质量百分比为：Cu：0.7～0.9％；Ti：0.08～0.1％；Ce：0.3～0.35％；其它杂质的单个含量≤0.01％，总量≤0.05％；Zn余量。
2.根据权利要求1所述的一种新型锌合金丝材的连铸连轧制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)Zn-Ce中间合金熔炼：采用真空电阻炉熔炼Zn-3.6Ce中间合金，以纯锌和纯铈为原料，在650℃下纯锌熔化后，将纯铈通过加料口加入到锌熔体中，并保温0.5h，随后浇注成棒状铸锭；
(2)锌合金熔炼：在容量为2t的感应炉中制备Zn-Cu-Ti-Ce合金，将采购的纯锌锭、Zn-10Cu和Zn-3Ti中间合金以及自制的Zn-3.6Ce中间合金一起加入到感应炉中，熔炼温度控制在640℃-660℃，当熔体温度超过640℃后，保温20min，随后将感应炉中转入预热好的钢包中；
(3)锌合金连铸：当钢包中的锌合金熔体温度降低到550℃-560℃，浇注到弧形连铸机的管状铜质结晶器中，结晶器超声波振动频率为20kHz，铸坯水平出坯后合金温度控制在330℃-380℃，最终获得直径为50mm的Zn-Cu-Ti-Ce合金棒材；
(4)锌合金连轧：从连铸机中出来的棒材切断后直接进入连轧机组，先将50mm直径的棒材轧制成9.5mm直径的杆材，随后再将9.5mm的杆材轧制成3mm的Zn-Cu-Ti-Ce合金丝材；从50mm到9.5mm，设计了7道次的轧制工艺，棒材进给速度从刚开始的3cm/s-4cm/s逐渐增加到10cm/s-12cm/s，每道次之间均需要安装一台感应炉；从9.5mm到3mm，也设计了7道次的轧制工艺，每道次杆材直径的降幅约为15％，杆材进给速度从刚开始的10cm/s-12cm/s逐渐增加到25-30mm/s，每道次之间均需要安装一台感应炉。
3.根据权利要求2所述的一种新型锌合金丝材的连铸连轧制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的采用真空电阻炉熔炼Zn-3.6Ce中间合金并加Ce后保温0.5h。
4.根据权利要求2所述的一种新型锌合金丝材的连铸连轧制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述的锌合金熔体的浇注速度为1.7L/min-2.2L/min。
5.根据权利要求4所述的一种新型锌合金丝材的连铸连轧制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述的铸坯的拉坯速度为15cm/s-18cm/s。
6.根据权利要求2所述的一种新型锌合金丝材的连铸连轧制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述的从50mm到9.5mm每道次棒材直径的降幅都约为22％。
7.根据权利要求6所述的一种新型锌合金丝材的连铸连轧制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述的从50mm到9.5mm轧制温度为300℃-330℃。
8.根据权利要求7所述的一种新型锌合金丝材的连铸连轧制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述的从9.5mm到3mm每道次杆材直径的降幅约为15％。
9.根据权利要求8所述的一种新型锌合金丝材的连铸连轧制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述的从9.5mm到3mm轧制温度为180℃-200℃。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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