CN114686737A - 一种高品质镁基中间合金及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高品质镁基中间合金及其生产方法，属于合金材料技术领域，主要解决了当前的镁基中间合金杂质较多、净化效果较差的问题，本发明高品质镁基中间合金成为为：Mg、Al、Zn、Mn、Si、Fe、Cu、Cl和Pb。其生产方法如下，配置68％的高纯度镁锭和35％的铝锭，先将镁锭融化后成为半熔融状态，将铝锭放入特制加料桶中进入搅拌机进行精炼搅拌，待全部融化混合后，使用特制工装进行降温，降温后进行转炉浇铸，控制浇铸时的速度和温度，以及模具温度和整体的浇铸时间，最终得到成品。本发明通过一定比例的材料配比，特制工装加入铝锭，并通过特制工装降温，使浇铸工艺与浇铸速度和模具温度三者平衡温度的生产工艺生产高品质镁基中间合金。
Description
技术领域
本发明属于合金材料技术领域，尤其涉及一种高品质镁基中间合金及其生产方法。
背景技术
镁是目前最轻的金属材料，比重只有1.73，分别是铝的1/3和铁的1/4，其具有良好的导热性、铸造性、加工性、工业应用、材料变质等各项优点，这些优良的性能使得镁广泛用于汽车，电子，家电，通信，航空航天以及炼钢脱氧等领域，成为重要的现代工业材料，也被誉为21世纪的绿色环保新材料，镁基中间合金就是其中较为广泛应用的镁材料之一。在各种熔体中添加镁中间合金之后可以有效地清除各种杂质，细化晶料，形成沉淀物，起到净化熔体的作用，让生产的产品纯度更高，效率更高。镁中间合金添加之后还可以除去炼钢作业中的气体，从而提高主体材料的各项理化性能。
随着镁市场应用的多元化，镁产品的需求也越来越广泛，由原先普通的镁合金结构型材料现已拓展到功能型工业型材料方面，如炼钢脱氧脱硫中间合金，光电电子产品变质细化晶粒的中间合金等。但是目前市场上炼钢脱氧脱硫镁材料没有统一标准，有用高纯镁锭生产成本太高，有用普通镁锭但夹杂较多净化效果差，有用不同比例的镁基中间合金但影响其他方面成分，为了满足更广泛领域的镁材料应用，提高熔体净化效率，减少夹杂物含量，提高吸收率，加快熔化速度，因此在现有的镁基中间合金基础上开发一种高要求的脱氧专用高品质镁基中间合金。
发明内容
为了解决上述背景技术中的问题，本发明提出了一种高品质镁基中间合金及其生产方法，通过添加一定比例的材料配比，可降低熔点，除渣脱氧，节省时间，提高效率，使主体材料体现出更加优良的材料性能或熔体净化作用。
为了达到上述目的，本发明提供了一种高品质镁基中间合金，其特征在于，所述镁基中间合金包括下述重量百分比的成分：Mg：66-70％，Al：30-34％，Zn＜0.01％，Mn＜0.05％，Si＜0.02％，Fe＜0.01％，Cu＜0.01％，Cl＜0.004％，Pb＜0.005％，其它单一杂质＜0.01％。
通过制作一种镁基中间合金，其成分主要为镁和铝，其余杂质含量较少，对净化主体材料不会产生多余的杂质，保障主体材料纯净度。
同时还提供了一种高品质镁基中间合金的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括下述步骤：
S1.按合金重量68％的镁锭，35％的铝锭进行配比，使用的镁锭和铝锭为高纯度镁锭和铝锭；
S2.将镁锭全部置于熔化炉中升温，在升温的过程中加入无钙无钡专用熔盐助熔减少烧损；
S3.待镁锭处于半熔融状态时关火，将半熔融镁液倒入搅拌机中，将铝锭放入特制加料桶中然后吊入搅拌机内的熔融镁液中，一边搅拌一边精炼30分钟；
S4.待铝锭全部熔化后，将特制加料桶取出，采用特制工装将熔体降温，降温后再静置30分钟；
S5.将静置后的熔体进行转炉浇铸，先将精炼后的熔体吸到复合浇铸锅里，然后进行浇铸，此时熔体表面呈镜面状，浇铸温度控制在560～580℃，控制浇铸时间为5.5～6小时，浇铸时模具温度设定在40～60℃之间；
S6.浇铸熔体进入模具后，待模具中合金锭冷却至常温状态，得到高品质镁基中间合金产品。
通过使用高纯度的镁锭和铝锭作为原料，在配料时考虑损耗，配比重量超过最终合金重量的100％，先将镁锭在融化炉中加热融化，融化过程中加入无钙无钡专用熔盐提升融化效率并且减少烧损，镁锭融化后使用特制加料桶加入铝锭，在搅拌炉中边搅拌边精炼，使铝锭在搅拌的过程中融化，铝锭一边融化一边与镁液结合，更好地起到合金化的作用，精炼完毕后使用工装降温，降温速度快且不会造成熔体污染，保证合金纯净度，之后进行转炉浇铸，浇铸完毕后冷却得到镁基中间合金。
进一步的，在步骤S2中，将熔化炉中的温度升温至700℃。
进一步的，在步骤S3中，搅拌机内的精炼温度为700℃。
进一步的，在步骤S3中，特制加料桶包括框体，所述框体内部中空，框体四周设置有开孔，框体顶部设置有吊杆，所述吊杆对称设置，吊杆之间连接有横梁一，横梁一的中间设置有吊孔一，框体的底部设置有漏孔，漏孔的宽度小于铝锭的宽度。将铝锭放入特制加料桶内，使用时沉入熔融镁液中，搅拌机旋转镁液搅拌，高温镁液从框体四周的开孔进入框体内，包裹冲刷沉浸在镁液中的铝锭，铝锭一边熔化一边与镁液结合，铝锭融化后从底部的漏孔流出，底部的漏孔宽度小于铝锭宽度，防止铝锭从漏孔中滑落。
进一步的，在步骤S4中，使用特制工装将熔体降温至630℃。
进一步的，所述特制工装由筒体，横梁二和吊孔二组成，所述筒体为圆筒状结构，内部中空，且上下直筒，筒体的上方设置横梁二，横梁二的中间设置有吊孔二。筒体设置为上下直筒的圆筒状结构，增大接触面积，横梁二和吊孔二满足吊钩起吊，方便使用。
进一步的，在步骤S5中，静置后的熔体温度降至590～600℃时开始进行转炉浇铸，浇铸机转速26～30Hz，浇铸泵转速6.8～7.8Hz。静置后的温度控制在适合浇铸的温度上，浇铸机转速控制模具行走的速度，浇铸泵转速控制熔体流出的速度，浇铸时间限定浇铸速度，防止浇铸过快影响产品表面质量。
进一步的，所述复合浇铸锅在浇铸时，浇铸口需不断通入SO2对浇铸的合金锭表面进行保护。通入SO2对浇铸后的合金锭表面进行保护，减少高温氧化发黑。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、生产方法使用高纯度的镁锭和铝锭作为原料，降低杂质含量占比，并在生产过程中不添加其他新材料，最终成形的合金成分均匀无偏析，熔化速度快，具有良好的添加功能，减少了纯镁的烧损与氧化，增大了镁与氧的亲和力，同时又能起到脱氧作用，有效地提升脱氧脱硫效率；
2、使用特制加料桶对铝锭进行融化，使铝锭在加料桶内直接融化，融化更为彻底，确保铝锭全部熔化充分合金化，避免铝锭融化后沉入坩埚造成坩埚漏烫的生产安全事故；
3、通过工装降温，减少次品降温或原料降温造成的熔体二次污染问题，提升基体纯净度，对净化主体材料不会产生多余的杂质，保障主体材料纯净度；
4、在浇铸时，通过控制浇铸温度、模具温度和浇铸时间，延长浇铸时间，保证最终的合金质量。
附图说明
图1为本发明一种高品质镁基中间合金的生产方法中所使用的特制加料桶的结构示意图；
图2为特制加料桶的俯视图；
图3为特制降温工装的结构示意图。
其中：11、框体；12、开孔；13、吊杆；14、横梁一；15、吊孔一；16、漏孔；21、筒体；22、横梁二；23、吊孔二。
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明白，下面结合附图对发明的技术方案进行详细说明。
一种高品质镁基中间合金，其特征在于，所述镁基中间合金包括下述重量百分比的成分：Mg：66-70％，Al：30-34％，Zn＜0.01％，Mn＜0.05％，Si＜0.02％，Fe＜0.01％，Cu＜0.01％，Cl＜0.004％，Pb＜0.005％，其它单一杂质＜0.01％。该镁基中间合金主要成分为Mg和Al，其余杂质成分均较少，保证最终镁基中间合金的基体纯净。
本发明还公开了一种高品质镁基中间合金的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括下述步骤：
S1.按合金重量68％的镁锭，35％的铝锭进行配比，使用的镁锭和铝锭为高纯度镁锭和铝锭；由于在生产精炼过程中存在损耗，在加料过程中配比重量超过最终合金重量的100％，以保证最终合金重量和产量满足生产需求。
S2.将镁锭全部置于熔化炉中升温至700℃，在升温的过程中加入无钙无钡专用熔盐助熔减少烧损；先将镁锭加热融化，添加无钙无钡专用熔盐提升融化效率并且减少烧损。
S3.待镁锭处于半熔融状态时关火，将半熔融镁液倒入搅拌机中，将铝锭放入特制加料桶中然后吊入搅拌机内的熔融镁液中，一边搅拌一边精炼30分钟，精炼温度为700℃；等到镁锭处于半熔融状态时即镁液温度处于550～560℃时关火，将镁液倒入搅拌机中，将铝锭放入特制加料桶中，放入盛满镁液的搅拌机中，搅拌机旋转镁液搅拌，高温镁液从框子四周的开孔进入框子内，包裹冲刷沉浸在镁液中的铝锭，铝锭一边熔化一边与镁液结合，区别与常规合金的先熔化镁锭，再熔化铝锭，将时间缩短了。较普通常规合金熔化效率缩短40分钟，更好的起到合金化使用。
S4.待铝锭全部熔化后，将特制加料桶取出，采用特制工装将熔体降温至630℃，降温后再静置30分钟；铝锭全部融化后，将特制加料桶取出后，使用工装降低熔体温度，先降温后再静置一段时间，进一步降温并且静置沉淀熔体内部的杂质。
S5.静置后的熔体温度降至590～600℃时开始进行转炉浇铸，先将精炼后的熔体吸到复合浇铸锅里，然后进行浇铸，此时熔体表面呈镜面状，浇铸时浇铸机转速26～30Hz，浇铸泵转速6.8～7.8Hz，浇铸温度控制在560～580℃，控制浇铸时间为5.5～6小时，浇铸时模具温度设定在40～60℃之间，浇铸口需不断通入SO2对浇铸的合金锭表面进行保护，减少合金锭表面高温氧化发黑；当熔体温度降至一定温度后进行转炉浇铸，使用浇铸锅进行浇铸，控制浇铸时熔体流出的速度、模具速度、浇铸温度和浇铸时间，并且控制模具的温度，保证浇铸的正常进行。
S6.浇铸熔体进入模具后，待模具中合金锭冷却至常温状态，得到高品质镁基中间合金产品；浇铸完毕后使熔体在模具内冷却，最终成型得到高品质镁基中间合金产品。
进一步的，在步骤S3中，如图1和图2，特制加料桶包括框体11，所述框体11内部中空，框体11的形状可为圆形，也可为方形，在本实施方案中，框体11为方形，框体11四周设置有开孔12，开孔12用以通入镁液，框体11顶部设置有吊杆13，所述吊杆13对称设置，吊杆13设置有两个，吊杆13之间连接有横梁一14，横梁一14的中间设置有吊孔一15，吊杆13、横梁一14和吊孔一15配合连接吊钩，方便特制加料桶起吊，框体11的底部设置有漏孔16，漏孔16的宽度小于铝锭的宽度，防止铝锭从漏孔中滑落。
进一步的，在步骤S4中，如图3，所述特制工装由筒体21，横梁二22和吊孔二23组成，所述筒体21为由钢板卷制的圆筒状结构，内部中空，且上下直筒，增加熔体与筒体21的接触面积，上方设置横梁二22，横梁二22的中间设置有吊孔二23，设置横梁二22和吊孔二23配合连接吊钩，方便起吊使用。
下面结合具体实施例对高品质镁基中间合金的生产方法进行详细说明：
实施例1
S1.按合金重量68％的镁锭，35％的铝锭进行配比，使用的镁锭和铝锭为高纯度镁锭和铝锭；
S2.将镁锭全部置于熔化炉中升温至700℃，在升温的过程中加入无钙无钡专用熔盐助熔减少烧损；
S3.待镁锭处于全部融化后，将铝锭加入融化炉中，继续进行加热精炼；
S4.待铝锭全部熔化后，采用特制工装将熔体降温至630℃，降温后再静置30分钟；
S5.静置后的熔体温度降至590℃时开始进行转炉浇铸，先将精炼后的熔体吸到复合浇铸锅里，然后进行浇铸，此时熔体表面呈镜面状，浇铸时浇铸机转速26～30Hz，浇铸泵转速6.8～7.8Hz，浇铸温度控制在560℃，控制浇铸时间为5.5小时，浇铸时模具温度设定在40℃之间，浇铸口需不断通入SO2对浇筑口保护；
S6.浇铸熔体进入模具后，待模具中合金锭冷却至常温状态，得到镁基中间合金产品。
实施例2
S1.按合金重量68％的镁锭，35％的铝锭进行配比，使用的镁锭和铝锭为高纯度镁锭和铝锭；
S2.将镁锭全部置于熔化炉中升温至700℃，在升温的过程中加入无钙无钡专用熔盐助熔减少烧损；
S3.待镁锭全处于半熔融状态时关火，将半熔融镁液倒入搅拌机中，将铝锭加入搅拌机内的熔融镁液中，一边搅拌一边精炼30分钟，精炼温度为700℃；
S4.待铝锭全部熔化后，将特制加料桶取出，采用特制工装将熔体降温至630℃，降温后再静置30分钟；
S5.静置后的熔体温度降至590℃时开始进行转炉浇铸，先将精炼后的熔体吸到复合浇铸锅里，然后进行浇铸，此时熔体表面呈镜面状，浇铸时浇铸机转速26Hz，浇铸泵转速6.8Hz，浇铸温度控制在560℃，控制浇铸时间为5.5小时，浇铸时模具温度设定在40℃之间，浇铸口需不断通入SO2对浇筑口保护；
S6.浇铸熔体进入模具后，待模具中合金锭冷却至常温状态，得到镁基中间合金产品。
实施例3
S1.按合金重量68％的镁锭，35％的铝锭进行配比，使用的镁锭和铝锭为高纯度镁锭和铝锭；
S2.将镁锭全部置于熔化炉中升温至700℃，在升温的过程中加入无钙无钡专用熔盐助熔减少烧损；
S3.待镁锭全部融化后关火，将熔融镁液倒入搅拌机中，将铝锭放入特制加料桶中然后吊入搅拌机内的熔融镁液中，一边搅拌一边精炼30分钟，精炼温度为700℃；
S4.待铝锭全部熔化后，将特制加料桶取出，采用特制工装将熔体降温至630℃，降温后再静置30分钟；
S5.静置后的熔体温度降至590℃时开始进行转炉浇铸，先将精炼后的熔体吸到复合浇铸锅里，然后进行浇铸，此时熔体表面呈镜面状，浇铸时浇铸机转速26Hz，浇铸泵转速6.8Hz，浇铸温度控制在560℃，控制浇铸时间为5.5小时，浇铸时模具温度设定在40℃之间，浇铸口需不断通入SO2对浇筑口保护；
S6.浇铸熔体进入模具后，待模具中合金锭冷却至常温状态，得到镁基中间合金产品。
实施例4
S1.按合金重量68％的镁锭，35％的铝锭进行配比，使用的镁锭和铝锭为高纯度镁锭和铝锭；
S2.将镁锭全部置于熔化炉中升温至700℃，在升温的过程中加入无钙无钡专用熔盐助熔减少烧损；
S3.待镁锭全部融化后关火，将熔融镁液倒入搅拌机中，将铝锭放入特制加料桶中然后吊入搅拌机内的熔融镁液中，一边搅拌一边精炼30分钟，精炼温度为700℃；
S4.待铝锭全部熔化后，将特制加料桶取出，采用特制工装将熔体降温至630℃，降温后再静置30分钟；
S5.静置后的熔体温度降至600℃时开始进行转炉浇铸，先将精炼后的熔体吸到复合浇铸锅里，然后进行浇铸，此时熔体表面呈镜面状，浇铸时浇铸机转速30Hz，浇铸泵转速7.8Hz，浇铸温度控制在580℃，控制浇铸时间为6小时，浇铸时模具温度设定在60℃之间，浇铸口需不断通入SO2对浇筑口保护；
S6.浇铸熔体进入模具后，待模具中合金锭冷却至常温状态，得到镁基中间合金产品。
上述四个实施例中，实施例1为一般合金生产方法，先将镁锭全部融化后再添加铝锭进行融化，未进行搅拌；实施例2为没有使用特制加料桶的合金生产方法，把铝锭直接放入搅拌机中进行精炼融化；实施例3和实施例4为本发明技术方案的实施例，将铝锭先放入特制加料桶中，在特制加料桶中将铝锭全部融化后再进行浇铸，下表是对各实施例得到的镁基中间合金产品的成分占比统计：
表一 各实施例的成分重量占比统计表
由上表可知，在铝锭添加重量占比为35％的情况下，经过精炼生产后，最后的重量占比需达到32％±2％方可满足要求。
在实施例1中，由于生产方法是先将镁锭全部融化后再添加铝锭进行融化，未进行搅拌，导致铝锭在融化的过程中沉淀较多，铝的最终含量不满足要求；在实施例2中，没有使用特制加料桶添加铝锭，直接将铝锭放入搅拌机中进行精炼，其虽然经过搅拌精炼，但是铝的最终含量仍然不满足要求；实施例3和实施例4在本发明的技术方案下实施，利用特制加料桶添加铝锭，搅拌机旋转镁液搅拌，在镁液的包裹冲刷下融化铝锭，使铝液与镁液充分结合，最终各成分含量满足要求。
下表为根据各实施例得出的镁基中间合金产品的金相图对比：
表二 各实施例金相图
通过对上述进行图的对比，实施例1最终得到的镁基中间合金产品杂质较多，实施例2较实施例1杂质含量减少，但使用时仍会对主体材料的纯净度造成影响，实施例3和实施例4其杂质含量明显减少，成分均匀，净化主体材料不会产生多余的杂质，保障主体材料的纯净度。
最后所应说明的是，最后所要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明而非限制，参照较佳实施方式对本发明进行了详细说明，在没有经过创造性思维对本发明所做出的修改或者等同替换，均应涵盖在本发明的权利要求范围内。
Claims (9)
1.一种高品质镁基中间合金，其特征在于，所述镁基中间合金包括下述重量百分比的成分：Mg：66-70％，Al：30-34％，Zn＜0.01％，Mn＜0.05％，Si＜0.02％，Fe＜0.01％，Cu＜0.01％，Cl＜0.004％，Pb＜0.005％，其它单一杂质＜0.01％。
2.一种高品质镁基中间合金的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括下述步骤：
S1.按合金重量68％的镁锭，35％的铝锭进行配比，使用的镁锭和铝锭为高纯度镁锭和铝锭；
S2.将镁锭全部置于熔化炉中升温，在升温的过程中加入无钙无钡专用熔盐助熔减少烧损；
S3.待镁锭处于半熔融状态时关火，将半熔融镁液倒入搅拌机中，将铝锭放入特制加料桶中然后吊入搅拌机内的熔融镁液中，一边搅拌一边精炼30分钟；
S4.待铝锭全部熔化后，将特制加料桶取出，采用特制工装将熔体降温，降温后再静置30分钟；
S5.将静置后的熔体进行转炉浇铸，先将精炼后的熔体吸到复合浇铸锅里，然后进行浇铸，此时熔体表面呈镜面状，浇铸温度控制在560～580℃，控制浇铸时间为5.5～6小时，浇铸时模具温度设定在40～60℃之间；
S6.浇铸熔体进入模具后，待模具中合金锭冷却至常温状态，得到高品质镁基中间合金产品。
3.根据权利要求2所述的一种高品质镁基中间合金的生产方法，其特征在于，在步骤S2中，将熔化炉中的温度升温至700℃。
4.根据权利要求2所述的一种高品质镁基中间合金的生产方法，其特征在于，在步骤S3中，搅拌机内的精炼温度为700℃。
5.根据权利要求2所述的一种高品质镁基中间合金的生产方法，其特征在于，在步骤S3中，特制加料桶包括框体(11)，所述框体(11)内部中空，框体(11)四周设置有开孔(12)，框体(11)顶部设置有吊杆(13)，所述吊杆(13)对称设置，吊杆(13)之间连接有横梁一(14)，横梁一(14)的中间设置有吊孔一(15)，框体(11)的底部设置有漏孔(16)，漏孔(16)的宽度小于铝锭的宽度。
6.根据权利要求2所述的一种高品质镁基中间合金的生产方法，其特征在于，在步骤S4中，使用特制工装将熔体降温至630℃。
7.根据权利要求6所述的一种高品质镁基中间合金的生产方法，其特征在于，所述特制工装由筒体(21)，横梁二(22)和吊孔二(23)组成，所述筒体(21)为圆筒状结构，内部中空，且上下直筒，筒体(21)的上方设置横梁二(22)，横梁二(22)的中间设置有吊孔二(23)。
8.根据权利要求2所述的一种高品质镁基中间合金的生产方法，其特征在于，在步骤S5中，静置后的熔体温度降至590～600℃时开始进行转炉浇铸，浇铸机转速26～30Hz，浇铸泵转速6.8～7.8Hz。
9.根据权利要求8所述的一种高品质镁基中间合金的生产方法，其特征在于，所述复合浇铸锅在浇铸时，浇铸口需不断通入SO2对浇铸的合金锭表面进行保护。
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