專利名稱：一種鎂合金板材鑄軋設(shè)備及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及合金制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鎂合金板材鑄軋設(shè)備及方法。
背景技術(shù)：
我國具有豐富的鎂資源，是鎂礦產(chǎn)富國，礦產(chǎn)資源占世界鎂礦產(chǎn)的50%，原鎂產(chǎn)能、產(chǎn)量和出口均居世界首位。 鎂合金雙輥鑄軋技術(shù)以其短流程、低能耗的特點越來越多的受到人們的重視，使之成為了當前冶金行業(yè)的主要研究方向之一，將凝固與成形融為一體，把鑄造與壓力加工合二為一，利于簡化工序、縮短流程、節(jié)省能源，同時在凝固過程中施加變形也是金屬近終成形過程的有效途徑。雙輥鑄軋法特點決定了其生產(chǎn)具有特殊性能產(chǎn)品可能性，可以極大地縮短現(xiàn)行變形鎂板帶材生產(chǎn)的工藝流程，降低制造成本，解決推廣應(yīng)用的關(guān)鍵瓶頸環(huán)節(jié)，引領(lǐng)變形鎂板帶材生產(chǎn)方式的一次革命，實現(xiàn)變形鎂合金推廣應(yīng)用的新突破。對鎂合金的大量工業(yè)化生產(chǎn)具有深遠意義和巨大現(xiàn)實利益。目前鎂合金板材生產(chǎn)大都采用半連續(xù)鑄造和軋制的方法，生產(chǎn)成本高，成材率低，絕大多數(shù)的連續(xù)鑄軋技術(shù)也都借鑒了鋁合金鑄軋技術(shù)，采用硅酸鋁材料作為制作鑄嘴的原料。但是金屬鎂活潑的化學性質(zhì)決定了鎂合金熔體可與硅酸鋁發(fā)生劇烈反應(yīng)，把鋁從其中置換出來，為了彌補這個缺點，在鑄嘴內(nèi)部涂氮化硼并進行燒結(jié)，在此基礎(chǔ)上在鑄嘴內(nèi)壁再粘貼石墨紙，防止鎂合金熔體與硅酸鋁接觸而反應(yīng)。但是，由于鎂合金鑄軋工藝是連續(xù)的生產(chǎn)過程，而硅酸鋁表面的氮化硼涂層在高溫條件下由于與硅酸鋁的膨脹系數(shù)不一致，在生產(chǎn)一定時間后產(chǎn)生裂紋，鎂合金熔體很容易進入硅酸鋁基體而產(chǎn)生劇烈反應(yīng)，在短短一分鐘時間內(nèi)就可以使鑄嘴漏鎂合金熔體導致嚴重的后果。除此之外，由于硅酸鋁鑄嘴材料為絕好保溫材料，且正常的鑄軋速度較低，鎂合金在鑄軋凝固過程中合金元素往中心偏聚，造成中心偏析，嚴重影響鑄軋坯料的質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種鎂合金板材鑄軋設(shè)備及方法，連續(xù)鑄軋出的鎂合金板材質(zhì)量得到顯著提高。本發(fā)明的鎂合金板材鑄軋設(shè)備，包括鑄軋棍和燒鑄嘴子，鑄軋棍內(nèi)部通入冷卻水，澆鑄嘴子上設(shè)有澆注口，澆鑄嘴子采用鑄鐵材質(zhì)，澆鑄嘴子前端設(shè)有兩塊石墨板，澆鑄嘴子內(nèi)部設(shè)有加熱電阻絲，石墨板與鑄軋輥接觸連接；
所述的兩塊石墨板之間的流道深度> 8mm ；
所述的兩塊石墨板與鑄軋輥接觸處的最大距離為20 32mm。本發(fā)明的鎂合金板材鑄軋方法，按如下步驟進行首先進行鎂合金熔煉，熔煉溫度比合金的液相線溫度高4(T60°C，然后采用吹氬氣方法除去空氣，當鎂合金熔體從熔煉爐轉(zhuǎn)移到中間包和中間包轉(zhuǎn)移到鑄嘴過程中采用碳或氧化鋁或不銹鋼絲網(wǎng)過濾夾雜和渣，然后進行澆注，當鑄軋嘴子預(yù)熱溫度控制在70(T750°C時進行鑄軋，鑄軋參數(shù)為鑄軋溫度700^750°C，鑄軋速度2. 5^3. 8米/分，鑄軋區(qū)長度7(Tl20mm，最后進行溫軋和退火；
所述的鎂合金為鎂鋁錳系列鎂合金，為MBl 7，成分配比按國標執(zhí)行；
所述的溫軋溫度為200 220°C，每道次壓下量為15%，總壓下量彡40% ；
所述的退火溫度為250 350°C，退火時間I 6小時。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的特點及其有益效果是
1.采用與鎂合金熔體不發(fā)生反應(yīng)的石墨板材和鑄鐵材料作為鑄嘴材料，利用石墨的潤滑作用防止鑄軋輥被磨損，高純石墨板對鑄軋輥進行接觸式涂抹，防止鑄軋輥表面的粘接;
2.由于石墨具有一定的導熱作用，具有對鎂合金熔體進行預(yù)降溫的作用，因此需要對鑄嘴進行預(yù)熱，使鑄嘴溫度達到或接近鎂合金熔體的澆注溫度，防止鎂合金熔體在流經(jīng)鑄·嘴時在鑄嘴內(nèi)凝固；
3.鋁合金鑄軋中鑄嘴與鑄軋輥留有0.5mm的空隙，而本發(fā)明鑄嘴前沿的石墨與鑄軋輥接觸并磨合，防止鎂合金熔體與空氣接觸，避免鎂合金的氧化；
4.普通鑄軋的鑄軋區(qū)長度為3(T50mm，而本鑄軋方法的鑄軋區(qū)長度7(Tl20mm，大幅度提高鑄軋輥的冷卻作用，從而鑄軋速度從普通鑄軋的0. 8^1m/min提高到2. 5^3. 8m/min，提高了生產(chǎn)效率，更是細化了鎂合金鑄軋坯料內(nèi)部組織；
5.由于石墨板具有導熱和降低鎂合金熔體溫度的作用，鎂合金熔體在進入鑄軋區(qū)時溫度已經(jīng)接近凝點，同時鑄軋區(qū)很長，快速的冷卻作用使得鎂合金中合金元素在凝固過程中來不及充分傳質(zhì)，使得合金元素分布比較慢鑄軋速度的分布更加均勻，中心偏析明顯減弱甚至消失，從而大幅度提高了鎂合金板材的質(zhì)量。


圖I為本發(fā)明采用的鎂合金板材鑄軋設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖，其中I鑄軋輥，2鑄鐵嘴子，3石墨板,4燒注口，5加熱電阻絲；
圖2為實施例I制備的鎂合金板材的宏觀照片；
圖3為實施例I鑄軋后鎂合金板材的顯微組織照片；
圖4為實施例I溫軋后鎂合金板材的顯微組織照片；
圖5為實施例I退火后鎂合金板材的顯微組織照片；
圖6為實施例I制備的鎂合金板材的拉伸性能。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作詳細說明，但本發(fā)明的保護范圍不僅限于下述的實施例
實施例I :制備的鎂合金為鎂鋁錳系列鎂合金MB1，采用的鎂合金板材鑄軋設(shè)備，包括鑄軋輥I和澆鑄嘴子2，鑄軋輥I內(nèi)部通入冷卻水，澆鑄嘴子2上設(shè)有澆注口 4，其特征在于燒鑄嘴子2米用鑄鐵材質(zhì)，燒鑄嘴子2前端設(shè)有兩塊石墨板3,燒鑄嘴子2內(nèi)部設(shè)有加熱電阻絲5，石墨板3與鑄軋輥I接觸連接，兩塊石墨板之間的流道深度為8_，兩塊石墨板與鑄軋棍接觸處的最大距離為20mm ；
鎂合金板材鑄軋方法首先進行鎂合金MBl熔煉，熔煉溫度比合金的液相線溫度高40°C，然后采用吹氬氣方法除去空氣，當鎂合金熔體從熔煉爐轉(zhuǎn)移到中間包和中間包轉(zhuǎn)移到鑄嘴過程中采用碳過濾夾雜和渣，然后對鎂合金熔體進行澆注，對鑄軋嘴子預(yù)熱到700°溫度后進行軋制，鑄軋參數(shù)為鑄軋溫度700°，鑄軋速度2. 5米/分，鑄軋區(qū)長度70_，然后進行溫軋，溫軋溫度為200°C，每道次壓下量為15%，總壓下量40%，最后進行退火，退火溫度為250°C，退火時間I小時；
制備的鎂合金延伸率在20%，屈服強度在150MPa，抗拉強度在235MPa。實施例2 :制備的鎂合金為鎂鋁錳系列鎂合金MB3，采用的鎂合金板材鑄軋設(shè)備，包括鑄軋輥I和澆鑄嘴子2，鑄軋輥I內(nèi)部通入冷卻水，澆鑄嘴子2上設(shè)有澆注口 4，其特征在于澆鑄嘴子2采用鑄鐵材質(zhì)，澆鑄嘴子2前端設(shè)有兩塊石墨板3，澆鑄嘴子2內(nèi)部設(shè)有加熱電阻絲5,石墨板3與鑄軋棍I接觸連接，兩塊石墨板之間的流道深度為IOmm,兩塊石墨板與鑄軋輥接觸處的最大距離為32mm ；
鎂合金板材鑄軋方法首先進行鎂合金MB3熔煉，熔煉溫度比合金的液相線溫度高 60°C，然后采用吹氬氣方法除去空氣，當鎂合金熔體從熔煉爐轉(zhuǎn)移到中間包和中間包轉(zhuǎn)移到鑄嘴過程中采用氧化鋁過濾夾雜和渣，然后對鎂合金熔體進行澆注，對鑄軋嘴子預(yù)熱到750°溫度后進行軋制，鑄軋參數(shù)為鑄軋溫度750°，鑄軋速度3.8米/分，鑄軋區(qū)長度120mm，然后進行溫軋，溫軋溫度為220°C，每道次壓下量為15%，總壓下量35%，最后進行退火，退火溫度為350°C，退火時間6小時；
制備的鎂合金延伸率在21%，屈服強度在160MPa，抗拉強度在230MPa。實施例3 :制備的鎂合金為鎂鋁錳系列鎂合金MB7，采用的鎂合金板材鑄軋設(shè)備，包括鑄軋輥I和澆鑄嘴子2，鑄軋輥I內(nèi)部通入冷卻水，澆鑄嘴子2上設(shè)有澆注口 4，其特征在于澆鑄嘴子2采用鑄鐵材質(zhì)，澆鑄嘴子2前端設(shè)有兩塊石墨板3，澆鑄嘴子2內(nèi)部設(shè)有加熱電阻絲5,石墨板3與鑄軋棍I接觸連接，兩塊石墨板之間的流道深度9mm,兩塊石墨板與鑄軋輥接觸處的最大距離為25mm ；
鎂合金板材鑄軋方法首先進行鎂合金MB7熔煉，熔煉溫度比合金的液相線溫度高50°C，然后采用吹氬氣方法除去空氣，當鎂合金熔體從熔煉爐轉(zhuǎn)移到中間包和中間包轉(zhuǎn)移到鑄嘴過程中采用不銹鋼絲網(wǎng)過濾夾雜和渣，然后對鎂合金熔體進行澆注，對鑄軋嘴子預(yù)熱到720°溫度后進行軋制，鑄軋參數(shù)為鑄軋溫度720°，鑄軋速度3. 0米/分，鑄軋區(qū)長度100mm，然后進行溫軋，溫軋溫度為210°C，每道次壓下量為15%，總壓下量38%，最后進行退火，退火溫度為300°C，退火時間3小時；
制備的鎂合金延伸率在20%，屈服強度在155MPa，抗拉強度在240MPa。
權(quán)利要求
1.一種鎂合金板材鑄軋設(shè)備，包括鑄軋棍和燒鑄嘴子，鑄軋棍內(nèi)部通入冷卻水，燒鑄嘴子上設(shè)有澆注口，其特征在于澆鑄嘴子采用鑄鐵材質(zhì)，澆鑄嘴子前端設(shè)有兩塊石墨板，澆鑄嘴子內(nèi)部設(shè)有加熱電阻絲，石墨板與鑄軋輥接觸連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種鎂合金板材鑄軋設(shè)備，其特征在于所述的兩塊石墨板之間的流道深度彡8mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種鎂合金板材鑄軋設(shè)備，其特征在于所述的兩塊石墨板與鑄軋輥接觸處的最大距離為20 32mm。
4.一種鎂合金板材鑄軋方法，其特征在于按如下步驟進行首先進行鎂合金熔煉，熔煉溫度比合金的液相線溫度高4(T60°C，然后采用吹氬氣方法除去空氣，當鎂合金熔體從熔煉爐轉(zhuǎn)移到中間包和中間包轉(zhuǎn)移到鑄嘴過程中采用碳或氧化鋁或不銹鋼絲網(wǎng)過濾夾雜和渣，然后進行澆注，當鑄軋嘴子預(yù)熱溫度控制在70(T750°C時進行鑄軋，鑄軋參數(shù)為鑄軋溫度70(T75(TC，鑄軋速度2. 5^3. 8米/分，鑄軋區(qū)長度7(Tl20mm，最后進行溫軋和退火。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種鎂合金板材鑄軋方法，其特征在于所述的鎂合金為鎂鋁錳系列鎂合金MBl 7，成分配比按國標執(zhí)行。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種鎂合金板材鑄軋方法，其特征在于所述的溫軋溫度為200 220°C，每道次壓下量為15%，總壓下量< 40%。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種鎂合金板材鑄軋方法，其特征在于所述的退火溫度為250 350°C，退火時間I 6小時。
全文摘要
本發(fā)明涉及合金制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鎂合金板材鑄軋設(shè)備及方法。本發(fā)明的鎂合金板材鑄軋設(shè)備，包括鑄軋輥和澆鑄嘴子，鑄軋輥內(nèi)部通入冷卻水，澆鑄嘴子上設(shè)有澆注口，澆鑄嘴子采用鑄鐵材質(zhì)，澆鑄嘴子前端設(shè)有兩塊石墨板，澆鑄嘴子內(nèi)部設(shè)有加熱電阻絲，石墨板與鑄軋輥接觸連接。首先進行鎂合金熔煉，熔煉溫度比合金的液相線溫度高40~60℃，然后采用吹氬氣方法除去空氣，過濾，然后進行澆注，當鑄軋嘴子預(yù)熱溫度控制在700~750℃時進行鑄軋，鑄軋參數(shù)為鑄軋溫度700~750℃，鑄軋速度2.5~3.8米/分，鑄軋區(qū)長度70~120mm，最后進行溫軋和退火。制備出的鎂合金板材質(zhì)量得到顯著提高。
文檔編號B22D11/06GK102671947SQ20121017312
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月30日
發(fā)明者崔建忠, 許光明 申請人:東北大學