專利名稱：作發(fā)熱劑用的鎂鋁合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種鎂鋁合金，作燃燒發(fā)熱材料用，可用于提高金屬熔液的溫度，尤其是用于提高金屬連續(xù)鑄造中間包澆口及其附近的溫度。當(dāng)金屬熔液流經(jīng)澆口時(shí)，引發(fā)其自身燃燒發(fā)熱，使金屬熔液不致于在澆口處凝結(jié)受堵。
在現(xiàn)有的連續(xù)鑄鋼生產(chǎn)中，廣為采用了一種不用加熱的冷中間包，為提高開澆成功率，保證鋼水不致于在開始流經(jīng)澆口時(shí)冷凝而堵塞澆口，在開澆前，將13～17公斤Si-Ca合金粉(CN87108142號(hào)發(fā)明專利申請(qǐng)公開說明書公開了一種制造硅鈣合金粉劑的工藝和設(shè)備。雖然該申請(qǐng)案所述的工藝和設(shè)備與本案無關(guān)，但至少提示我們Si-Ca合金粉為本申請(qǐng)以前即有的技術(shù))灑在中間包的塞棒根部附近，開澆時(shí)鋼水將Si-Ca合金粉引燃，即可提高澆口的溫度，使開始容易冷凝的鋼水保持較好的流動(dòng)性。其不足之處在于1、Si-Ca合金粉呈分散的粉末狀，潑灑不均勻，燃燒不集中，而且在燃燒過程中煙塵大，影響車間環(huán)境和操作人員的健康;2、每次用量大、成本高，若按每次13公斤計(jì)，即為65元;3、發(fā)熱量低(每公斤為5900千卡)、燃點(diǎn)溫度高(900～1000℃)、引燃后持續(xù)時(shí)間短(3～5秒)。
本發(fā)明的目的在于提供一種形狀固定均勻、燃燒集中、熱利用率高、煙塵小的鎂鋁合金。
本發(fā)明的第二個(gè)目的在于提供一種用量省、成本低的鎂鋁合金。
本發(fā)明的第三個(gè)目的在于提供一種發(fā)熱量高、引燃后持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、燃點(diǎn)溫度低的鎂鋁合金。
本發(fā)明的目的是通過以鎂為主要成分，配以能提高合金燃點(diǎn)、延展燃燒時(shí)間和提供有效發(fā)熱量的鋁以及其它元素組成的鎂鋁合金達(dá)到的，其組成重量的百分比是Al24～36%以及Si5～7%、Re0.5～1%或Si5.5～7.5%、Mn2～3%或Mn4.5～6.5%、Re0.5～1、Cu3～7%中至少且至多一組，余量為Mg及不可避免的雜質(zhì)。
而且，該合金的外形可以鑄造成具有缺口的環(huán)狀。
或者，鑄造成“U”狀。
或者，鑄造成塊狀。
上述合金的成分含量范圍的選定，主要是依據(jù)連鑄生產(chǎn)的使用要求和其自身鑄造成型工藝而定的。連鑄所用的中間包有多種形式，就噸位而言，有20、50、70、130噸等;就澆口而言，有定徑水口和可調(diào)節(jié)流量的變徑水口(帶有塞棒)以及單水口和多水口。為了保證中間包的熱量集中和以一個(gè)均衡的流量向結(jié)晶器輸送鋼水，中間包的開澆時(shí)間往往要滯后于大包，例如當(dāng)大包流進(jìn)中間包的鋼水達(dá)到中間包容積的1/5、1/4、1/3或1/2時(shí)，中間包才開澆(向結(jié)晶器輸送鋼水)。一般而言，水口數(shù)量越多，熱量就越易散失，為了保持熱量和流量的均衡，中間包的開澆時(shí)間就越滯后于大包?；谝陨弦蛩?，在性能指標(biāo)上，對(duì)燃燒發(fā)熱合金有引燃時(shí)間(從合金與鋼水開始接觸到合金開始燃燒)、燃燒時(shí)間(合金燃燒的持續(xù)時(shí)間)和燃點(diǎn)溫度等主要技術(shù)要求。于是，就合金成分含量范圍的選定而言鎂的含量越低，燃點(diǎn)溫度就越高，引燃時(shí)間就越長(zhǎng)。反之，燃點(diǎn)溫度就越低，引燃時(shí)間就越短。
選定Al含量為24～36%的意義在于含量小于24%時(shí)燃燒持續(xù)時(shí)間過短，發(fā)熱量降低，大于36%時(shí)燃燒持續(xù)時(shí)間過長(zhǎng)，而且，將形成多種脆性的金屬間化合物相，工件成型困難。
在第一組選擇成分中，選定Si5～7%、Re0.5～1%的作用和意義在于細(xì)化合金晶粒，改善鑄造成型效果，而且加Si還可以延緩引燃時(shí)間、提高燃點(diǎn)溫度。當(dāng)Si、Re的含量同時(shí)或其中之一小于自己的下限時(shí)工件脆性增加，成型后易脆裂;Si大于7%時(shí)，成型后也易發(fā)生脆裂，而Re大于1%時(shí)則成本上升。
在第二組選擇成分中，選定Si5.5～7.5%、Mn2～3%的作用和意義在于細(xì)化合金晶粒，改善鑄造成型效果，同樣，Si可以延緩引燃時(shí)間，提高燃點(diǎn)溫度。當(dāng)Si、Mn的含量同時(shí)或其中之一小于自己的下限時(shí)，或者同時(shí)或其中之一大于自己的上限時(shí)，都會(huì)不同程度地使得工件的脆性增加，成型后易脆裂。
在第三組選擇成分中，選定Mn4.5～6.5%、Re0.5～1.0%、Cu3～7%的作用和意義也在于細(xì)化合金晶粒，改善鑄造成型效果(尤其當(dāng)Al取得較高時(shí))。當(dāng)Mn、Re、Cu的含量同時(shí)或其中之一小于自己的下限時(shí)，或者同時(shí)或其中之一大于自己的上限時(shí)，都會(huì)不同程度地使得工件的脆性增加、廢品率上升，而且Re的含量大于1%時(shí)成本上升。
本發(fā)明的最佳配比是(重量百分比)Al26～35%以及Si6～7%、Re0.5～1%或Si6～7%、Mn2.5～3%或Mn5.5～6.5、Re0.5～1.0、Cu6～7%中至少且至多一組，余量為Mg及不可避免的雜質(zhì)。
本發(fā)明不僅具有固定而均勻的形狀和一定的強(qiáng)度，而且由于以易于引燃的Mg為主要成分，配以能提高合金燃點(diǎn)，延展燃燒時(shí)間和提供有效發(fā)熱量的鋁以及其他有助于工件鑄造成型和提高燃燒溫度的元素，相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)燃燒集中、熱利用率高、煙塵小;每公斤發(fā)熱量為6800千卡(為Si-Ca合金粉的1.15倍)，燃點(diǎn)溫度為485～505℃，引燃后持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)(為Si-Ca合金粉的1.7～2.4倍);若以50噸單水口中間包為例，每次用量為0.5公斤，在相同條件下，其成本僅為Si-Ca合金粉的1/3。本發(fā)明不僅能適應(yīng)各種冷中間包的開澆使用要求，而且當(dāng)鋼水或其某局部溫度低于規(guī)定溫度下限時(shí)，還可用于提高其溫度。
附圖
的圖面說明如下附圖是將本合金鑄造成具有缺口的環(huán)狀的示意圖。
本發(fā)明下面將結(jié)合實(shí)施例作進(jìn)一步詳述本發(fā)明所述鎂鋁合金可采用鑄造的方法加工成一定的形狀，如具有缺口[2]的環(huán)[1]狀(使用時(shí)，將合金環(huán)缺口對(duì)準(zhǔn)塞棒上方的螺桿套入，并置于塞棒的根部)、“U”狀、塊狀以及其他類似形狀。其工藝過程配料→熔煉→鑄造成型→時(shí)效處理→精整→檢驗(yàn)包裝出廠。在上述過程中還應(yīng)注意1、原材料中S、P等雜質(zhì)含量應(yīng)低于連鑄鋼種的雜質(zhì);2、考慮到熔煉時(shí)鎂的燒損，最好是先分別按配比制作Al-Mn、Al-Si、Al-Si-Mn等中間合金，這樣熔煉溫度可以較低(900～1000℃)，否則應(yīng)為1100～1200℃。覆蓋劑為MgCl2、NaCl、NH4Cl2;3、由于工件脆性較大，澆鑄前，鋼模需予熱到200～270℃，然后快速澆鑄和脫模，并盡快將工件裝爐作時(shí)效處理，時(shí)效溫度為195～210℃，保溫4小時(shí)后，再隨爐冷卻。各實(shí)施例的配比可分別是(以下所述余量中，均包括不可避免的雜質(zhì))實(shí)施例一，含有Al24%、Si5%、Re0.5%，余量為Mg。
實(shí)施例二，含有Al26%、Si6%、Re1%，余量為Mg。
實(shí)施例三，含有Al30%、Si6%、Re0.75%，余量為Mg。
實(shí)施例四，含有Al36%、Si7%、Re1%，余量為Mg。
按實(shí)施例一至四配比制造的鎂鋁合金，引燃時(shí)間14～20秒，燃燒時(shí)間5～10秒，燃點(diǎn)溫度485～495℃，可用于中間包為塞棒水口的連鑄開澆作業(yè)。
實(shí)施例五，含有Al24%、Si5.5%、Mn2%，余量為Mg。
實(shí)施例六，含有Al30%、Si6.5%、Mn2.5%，余量為Mg。
實(shí)施例七，含有Al36%、Si7.5%、Mn3%，余量為Mg。
按實(shí)施例五至七配比制造的鎂鋁合金，引燃時(shí)間14～22秒，燃燒時(shí)間5～10秒，燃點(diǎn)溫度485～500℃，可用于中間包為定徑水口的連鑄開澆作業(yè)。
實(shí)施例八，含有Al24%、Mn4.5%、Re0.5%、Cu3%，余量為Mg。
實(shí)施例九，含有Al30%、Mn5.5%、Re0.75%、Cu5%，余量為Mg。
實(shí)施例十，含有Al36%、Mn6.5%、Re1%、Cu7%，余量為Mg。
按實(shí)施例八至十配比制造的鎂鋁合金，引燃時(shí)間14～24秒，燃燒時(shí)間5～12秒，燃點(diǎn)溫度485～505℃?？捎糜谥虚g包有多個(gè)水口的連鑄開澆作業(yè)。
權(quán)利要求
1.一種作發(fā)熱劑用的鎂鋁合金，其特征在于含有(重量百分比)Al24～36%以及Si5～7%、Re0.5～1%或Si5.5～7.5%、Mn2～3%或Mn4.5～6.5%、Re0.5～1%、Cu3～7%中至少且至多一組，余量為Mg及不可避免的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎂鋁合金，其特征在于該合金的外形鑄造成具有缺口[2]的環(huán)[1]狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎂鋁合金，其特征在于該合金的外形鑄造成“U”狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎂鋁合金，其特征在于該合金的外形鑄造成塊狀。
全文摘要
本發(fā)明屬于一種作發(fā)熱劑用的鎂鋁合金，可用于提高金屬熔液的溫度，尤其適用于提高金屬連續(xù)鑄造中間包澆口及其附近的溫度。其成分為(重量百分比)Al24～36％以及Si5～7％、Re0.5～1％或Si5.5～7.5％、Mn2～3％或Mn4.5～6.5、Re0.5～1％、Cu3～7％中至少且至多一組，余量為Mg及不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有燃燒集中、發(fā)熱量高、煙塵小和成本低等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C22C23/02GK1055012SQ9010157
公開日1991年10月2日 申請(qǐng)日期1990年3月20日 優(yōu)先權(quán)日1990年3月20日
發(fā)明者楊瑞武, 徐根生, 胡友恒 申請(qǐng)人:武漢冶金研究所