專利名稱：熱鍍鋅合金熔煉方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬冶煉技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種熱鍍鋅合金的熔煉方法。

背景技術(shù)：
目前，在生產(chǎn)熱鍍鋅合金的過程中，通常是在有芯感應(yīng)電爐中直接將銻加入到鋅基中，進(jìn)行一次性熔煉。通過該方法得到的銻-鋅合金產(chǎn)量高，生產(chǎn)步驟簡單，因此受到了廣大生產(chǎn)者的青睞。
但這種方法存在如下技術(shù)問題(1)由于銻的熔點(630.5℃)較高，故要求熔煉爐溫在550℃以上，而有芯感應(yīng)電爐的熔煉溫度一般都在500℃到540℃之間，從而，過高的熔煉溫度會導(dǎo)致熔煉爐的使用壽命縮短；(2)在熔煉溫度下，由于銻的比重(6.68g/cm3)較鋅液的比重(6.58g/cm3)大，導(dǎo)致銻決通常會沉入爐膛底部，而且銻難以攪拌均勻，較容易導(dǎo)致得到的鋅銻合金產(chǎn)生成分偏析。因此，通常在生產(chǎn)中，熔煉過程需要較長時間的攪拌，這就導(dǎo)致了合金氧化進(jìn)程加快，雜質(zhì)鐵含量上升，明顯影響到合金錠的質(zhì)量。正是由于這些問題的存在，使得生產(chǎn)熱鍍鋅合金的成本增高，鑄造出來的合金成分偏差較大，一定程度上給熱鍍鋅合金質(zhì)量帶來不利的影響。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種熱鍍的鋅合金熔煉方法，該方法解決了相關(guān)技術(shù)中熔煉爐使用壽命縮短，生產(chǎn)熱鍍鋅合金過程中銻元素添加不均而導(dǎo)致合金錠質(zhì)量降低的問題。
根據(jù)本發(fā)明提供的熔煉方法中以鋅為基，在熔煉過程中將事先合成的銻-鋅中間合金錠加入到鋅基中，而不是簡單地將銻直接加入到鋅基中進(jìn)行熔煉。優(yōu)選地，所述銻-鋅中間合金的組分重量百分比為含銻15-25％，鋅為余量。更加優(yōu)選地，所述銻-鋅中間合金的組分含量為含有20％的銻，以及80％的鋅。
根據(jù)本發(fā)明提供的熔煉方法，合成所述銻-鋅中間合金的步驟包括向工頻無芯爐中放入鋅錠和銻錠，加熱攪拌，直至完全熔化，將合金金屬液澆鑄成中間合金錠。優(yōu)選地，在600℃-660℃的熔煉溫度下通過無芯爐的電磁攪拌將鋅錠和銻錠完全熔化并充分?jǐn)嚢杈鶆?，鑄錠成所述銻-鋅中間合金錠。
根據(jù)本發(fā)明提供的熔煉方法，優(yōu)選地，在合成銻-鋅中間合金時，采用沿著爐壁排列的方式向所述工頻無芯爐中放入鋅錠和銻錠。
根據(jù)本發(fā)明提供的熔煉方法。優(yōu)選地，可將制得的銻-鋅中間合金液澆鑄成15-25kg/塊的中間合金錠。
根據(jù)本發(fā)明提供的熔煉方法，合成銻-鋅中間合金后，繼續(xù)合成所述熱鍍鋅合金在熔煉爐中將鋅熔化；添加事先制得的銻-鋅中間合金，加熱下攪拌至該銻-鋅中間合金完全熔化，除去合金金屬液面上的浮渣；取樣分析合格之后，澆鑄而得到熱鍍鋅合金。優(yōu)選地，在500℃-540℃的溫度下進(jìn)行該熔煉反應(yīng)。
優(yōu)選地，將銻-鋅中間合金加入到鋅基的熔煉過程是在有芯感應(yīng)電爐中進(jìn)行的，即，所述熔煉爐是有芯感應(yīng)電爐。
本發(fā)明通過在熱鍍鋅合金的熔煉過程中加入一定比例的銻-鋅中間合金錠來降低所需的熔煉溫度，從而，解決了在高溫下熔煉熱鍍鋅合金導(dǎo)致的縮短熔煉爐壽命的問題。并且，以添加銻-鋅中間合金的方式代替了直接添加銻，克服了相關(guān)技術(shù)中由于熔煉過程中銻難以攪拌均勻，容易產(chǎn)生成分偏析的問題，從而，達(dá)到了提高合金錠質(zhì)量的效果。

具體實施例方式 本發(fā)明提供的熱鍍鋅合金熔煉方法，首先合成銻-鋅中間合金。合成銻-鋅中間合金的方法包括向工頻無芯爐中放入鋅錠和銻錠，加熱升溫熔化；待鋅錠和銻錠完全熔化時，將中間合金金屬液澆鑄成中間合金錠。工頻無芯爐具有強(qiáng)烈的電磁攪拌，可比有芯爐的工作溫度升高200℃，而且更換產(chǎn)品特別方便，可以傾倒，所以本發(fā)明的實施例優(yōu)選采用工頻無芯爐制備銻-鋅中間合金，但凡是能合成金屬合金的設(shè)備均應(yīng)包括在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
優(yōu)選地，在600℃-660℃的熔煉溫度下將鋅錠和銻錠完全熔化，然后充分?jǐn)嚢韬铣伤鲣R-鋅中間合金。在實驗過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)在600℃-660℃的熔煉溫度下，采用電磁攪拌條件下的熔煉速度比其他溫度下的熔煉速度快。
在實驗和生產(chǎn)實踐中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)銻-鋅中間合金的組分重量百分比為銻15-25％，鋅為余量時，非常適合工業(yè)上的生產(chǎn)，并且采用上述比例制得的中間合金合成的熱鍍鋅合金具有較好的合金性質(zhì)。在上述比例范圍內(nèi)，中間合金的相圖液相線熔點能夠很好滿足有芯感應(yīng)電爐500～540℃的工藝要求，生產(chǎn)熱鍍鋅合金過程中攪拌成分易均勻化，而且能夠較好地控制生產(chǎn)中間合金的量來滿足生產(chǎn)的需求。更加優(yōu)選地是，當(dāng)采用含銻20％，含鋅80％的比例時，所得熱度鋅合金的質(zhì)量最好，生產(chǎn)率最高。
優(yōu)選地，在上述生產(chǎn)銻-鋅中間合金的過程中，向該工頻無芯爐中放入所述鋅錠和銻錠時，采用沿著爐壁排列的方式。這樣可以充分減少爐膛中的空隙，滿足無芯爐的電磁感應(yīng)的效果，減少電能的損耗。
另外，根據(jù)不同的生產(chǎn)、儲存需要，可將銻-鋅中間合金澆鑄成不同重量或形狀的中間合金錠，或者本領(lǐng)域技術(shù)人員均可以想到的其他中間合金體。優(yōu)選地，本發(fā)明的部分實施例中將所述中間合金澆鑄成15-25kg/塊的中間合金錠，因為在生產(chǎn)實踐中15-25kg/塊的中間合金錠便于配料，方便堆碼運(yùn)輸，可以節(jié)約生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。
合成該銻-鋅中間合金后，通過將該銻-鋅中間合金加入鋅基中制得最終產(chǎn)物——熱鍍鋅合金。具體步驟如下按照熱鍍鋅合金配方量，向鋅基中添加事先制得的銻-鋅中間合金，加熱下攪拌至該銻-鋅中間合金完全熔化；除去合金金屬液面上的浮渣；澆鑄而得到熱鍍鋅合金。
優(yōu)選地，在500℃-540℃的溫度下進(jìn)行的該熔煉反應(yīng)?？梢?，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的熔煉溫度降低了50-60℃。這樣，熔煉反應(yīng)溫度降低到熔煉爐的正常使用溫度范圍內(nèi)，因此，可明顯延長熔煉爐的使用壽命。
另外，在生產(chǎn)實踐中發(fā)現(xiàn)，優(yōu)選地，所述熔煉爐為有芯感應(yīng)電爐。有芯感應(yīng)爐對生產(chǎn)熱鍍鋅合金液的熱效率高，電能損耗少，產(chǎn)能大，溫度易于控制，而且生產(chǎn)環(huán)境較好，有利于提高生產(chǎn)效率。但其他可鑄造熱鍍鋅合金的設(shè)備也包括在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
在熔煉過程中，需要充分?jǐn)嚢韬辖鹨海赃_(dá)到組分成分均勻化的目的。優(yōu)選的攪拌時間為20-40分鐘，時間過短攪拌不均勻，時間過長同樣造成氧化過程加快、雜質(zhì)鐵含量高的問題。
比較例 將鋅錠2.4t放入到有芯感應(yīng)電爐中，在580℃的溫度下直接將0.6t的銻錠加入到感應(yīng)爐中，充分?jǐn)嚢?小時后，銻錠完全熔化，除去合金金屬液面上的浮渣，澆鑄得到熱鍍鋅合金。
實施例1 采用沿著爐壁排列的方式向無芯感應(yīng)電爐中放入鋅錠2.4t，銻錠0.6t，在650℃的熔煉溫度下熔化攪拌，待鋅錠和銻錠完全熔化時，得到銻-鋅中間合金液3.0t；將上述銻-鋅中間合金液澆鑄成15kg/塊的銻-鋅中間合金錠。利用直讀光譜分析儀打點測試中間合金錠樣品的組分百分含量，測得數(shù)值如表2所示。在有芯感應(yīng)電爐中加鋅熔化，按照熱鍍鋅合金中最終含銻0.2％，添加上述銻-鋅中間合金錠，在500℃的熔煉溫度下攪拌20分鐘，攪拌至銻-鋅中間合金錠完全熔化；除去合金金屬液面上的浮渣；澆鑄得到熱鍍鋅合金。
實施例2 制備銻-鋅中間合金的步驟與實施例1相同，只是鋅錠為2.184t，銻錠為0.616t，在630℃的熔煉溫度下攪拌，制得銻-鋅中間合金液2.8t；將上述銻-鋅中間合金液澆鑄成18kg/塊的銻-鋅中間合金。利用直讀光譜分析儀打點測試中間合金錠樣品的組分百分含量，測得數(shù)值如表2所示。在有芯感應(yīng)電爐中加鋅熔化；按照熱鍍鋅合金中最終含銻0.2％，添加上述銻-鋅中間合金錠，在520℃的熔煉溫度下攪拌40分鐘，攪拌至所述銻-鋅中間合金錠完全熔化；除去合金金屬液面上的浮渣；澆鑄得到熱鍍鋅合金。
實施例3 制備銻-鋅中間合金的步驟與實施例1相同，只是鋅錠為2.55t，銻錠為0.45t，在600℃的熔煉溫度下攪拌，制得銻-鋅中間合金液3.0t；將上述銻-鋅中間合金液澆鑄成20kg/塊的銻-鋅中間合金錠。利用直讀光譜分析儀打點測試中間合金錠樣品的組分百分含量，測得數(shù)值如表2所示。在有芯感應(yīng)電爐中加鋅熔化，按照熱鍍鋅合金中最終含銻0.2％，添加上述銻-鋅中間合金錠，在540℃的熔煉溫度下攪拌25分鐘，攪拌至所述銻-鋅中間合金錠完全熔化；除去合金金屬液面上的浮渣；澆鑄得到熱鍍鋅合金。
實施例4 制備銻-鋅中間合金的步驟與實施例1相同，只是鋅錠為2.25t，銻錠為0.75t，在660℃的熔煉溫度下攪拌，制得銻-鋅中間合金液3.0t；將上述銻-鋅中間合金液澆鑄成25kg/塊的銻-鋅中間合金錠。利用直讀光譜分析儀打點測試中間合金錠樣品的組分百分含量，測得數(shù)值如表2所示。在有芯感應(yīng)電爐中加鋅熔化，按照熱鍍鋅合金中最終含銻0.2％，添加上述銻-鋅中間合金錠，在530℃的熔煉溫度下攪拌30分鐘，攪拌至所述銻-鋅中間合金錠完全熔化；除去合金金屬液面上的浮渣；澆鑄得到熱鍍鋅合金。
表1比較例和實施例有芯感應(yīng)電爐的爐溫比較 表2實施例1-4制得的銻-鋅中間合金的組分含量 表3比較例和實施例1-4得到的熱鍍鋅合金的性能比較 需要注明的是，該均勻度是經(jīng)過如下步驟測試得到的分別在比較例和實施例1-4所得熱鍍鋅合金錠中各取一個樣品，共取測試樣品5個。每個樣品分別在上、下表層對角斜線不同位置取5個點，測定各個點中含銻的重量百分?jǐn)?shù)，計算出每個樣品的含銻量平均值。分別計算5個點與該樣品銻含量平均值的差值，最大值即為該樣品的均勻差值。
從以上的描述中，可以看出，本發(fā)明上述的實施例實現(xiàn)了如下技術(shù)效果 (1)通過在熔煉鋅合金的過程中加入一定比例的銻-鋅中間合金錠，降低了所需熔煉溫度。本發(fā)明的熔煉溫度可比現(xiàn)有技術(shù)采用的熔煉溫度降低50-60℃，從而，使得熔煉溫度保持在電爐的工作溫度范圍內(nèi)，解決了在高溫下熔煉鋅合金導(dǎo)致的降低電爐使用壽命的問題； (2)以添加銻-鋅中間合金的方式代替了直接添加合金組成成分的金屬，從而，克服了相關(guān)技術(shù)中由于熔煉過程中銻難以攪拌均勻，容易產(chǎn)生成分偏析的問題。從表3中可以看出，比較例的均勻差值為0.12，而實施例1-4的均勻差值保持在0.02-0.04的范圍內(nèi)，熱鍍鋅合金的均勻度明顯提高，進(jìn)而達(dá)到了提高合金錠質(zhì)量的效果。另外，如實施例1所示，當(dāng)采用含銻20％，含鋅80％的銻-鋅中間合金時，最終的熱度鋅合金的均勻化效果達(dá)到了0.02，比采用其他比例的中間合金制得的熱鍍鋅合金的均勻化效果好，這無疑將會為以后的生產(chǎn)實踐帶來一定的指導(dǎo)意義。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種熱鍍鋅合金的熔煉方法，其特征在于，所述方法包括
(1)制備銻-鋅中間合金；
(2)以鋅為基，將制得的所述銻-鋅中間合金加入到所述鋅中，熔煉制成所述熱鍍鋅合金。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述銻-鋅中間合金的重量百分比為銻15-25％，鋅為余量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述銻-鋅中間合金的重量百分比為含銻20％，鋅為80％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(1)包括以下步驟
(1-1)向工頻無芯爐中放入鋅錠和銻錠，加熱升溫直至完全熔化，得到合金金屬液；
(1-2)將所述合金金屬液澆鑄得到所述銻-鋅中間合金錠。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，在所述步驟(1-1)中，采用沿著爐壁排列的方式向所述工頻無芯爐中放入所述鋅錠和銻錠。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(2)包括以下步驟
(2-1)在熔煉爐中加鋅熔化；
(2-2)添加所述銻-鋅中間合金，加熱下攪拌至所述銻-鋅中間合金完全熔化，得到熱鍍鋅合金金屬液；
(2-3)除去所述熱度鋅合金金屬液面上的浮渣；
(2-4)澆鑄得到所述熱鍍鋅合金。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述步驟(2-2)是在500℃-540℃的溫度下進(jìn)行的。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述步驟(2-1)中的所述熔煉爐為有芯感應(yīng)電爐。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述銻-鋅中間合金液被澆鑄成15-25kg/塊的銻-鋅中間合金錠。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種熱鍍鋅合金的熔煉方法，在熔煉過程中以鋅為基，將預(yù)先合成好的銻-鋅中間合金加入到鋅基中，從而得到熱鍍鋅合金。利用本發(fā)明提供的熔煉方法，解決了在高溫下熔煉熱鍍鋅合金導(dǎo)致的熔煉爐壽命縮短的問題，并克服了由于熔煉過程中銻難以攪拌均勻，容易產(chǎn)生成分偏析的問題。
文檔編號C22C18/00GK101781722SQ20091025954
公開日2010年7月21日 申請日期2009年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月18日
發(fā)明者伏東才, 唐凌, 羅賤生, 向前 申請人:株洲冶煉集團(tuán)股份有限公司