專利名稱：鎂合金純凈化熔煉設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鎂合金純凈化熔煉設(shè)備。
背景技術(shù)：
鎂合金由于具有較小的密度(是實(shí)用結(jié)構(gòu)金屬中密度最小的一種)使其在許多場(chǎng) 合具有十分顯著的優(yōu)勢(shì)。特別是在航空、航天、以及汽車(chē)、摩托車(chē)、高速/輕軌列車(chē)等交通工 具輕量化方面具有難以替代的優(yōu)勢(shì)。構(gòu)件的密度小可以節(jié)省能源，在高速運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)合還具 有慣性小的優(yōu)勢(shì)，這對(duì)于交通工具的啟動(dòng)和制動(dòng)具有顯著作用。目前，鎂合金的熔煉設(shè)備都是電阻加熱熔化爐、感應(yīng)加熱熔化爐，或者燃?xì)?燃煤 熔化爐。鎂合金的傳統(tǒng)熔煉方法是采用一臺(tái)上述熔化爐先將所要熔煉的鎂錠一次全部熔 化，然后將其它合金元素以純金屬或中間合金的形式直接加入到鎂熔液中進(jìn)行合金化。由 于全部鎂錠同時(shí)升溫熔化，鎂錠氧化和燒損比較大；另一方面，其它合金元素金屬例如鋁、 錳或鋁-錳中間合金等，它們的熔點(diǎn)、密度與金屬鎂的差距較大，為了使這些合金元素金屬 充分熔化，必須提高熔化溫度、延長(zhǎng)熔化時(shí)間，進(jìn)一步加劇了鎂合金熔煉過(guò)程中的氧化和燒 損；而且在合金化完成后進(jìn)行澆鑄時(shí)，為了避免或者減輕澆鑄過(guò)程中鎂合金的氧化燃燒，必 須大幅度降低鎂合金熔液溫度，既增加了能耗，又降低了生產(chǎn)效率。因此采用傳統(tǒng)的鎂合金 熔煉設(shè)備生產(chǎn)鎂合金時(shí)，能耗高，生產(chǎn)效率低，金屬氧化和燒損大并且難以控制，制備的鎂 合金夾雜物多、質(zhì)量和性能降低而且不穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種鎂合金純凈化熔煉設(shè)備，該設(shè)備所制備的鎂合金夾雜物
少，鎂合金的質(zhì)量和性能都能提高而且穩(wěn)定好。 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下的技術(shù)方案 —種鎂合金純凈化熔煉設(shè)備，該設(shè)備包括有純鎂錠預(yù)熱爐、純鎂錠熔化爐、合金 元素感應(yīng)熔化爐、合金化爐、靜置爐、和混合氣體保護(hù)裝置、以及鎂合金重熔錠鑄造機(jī)和/ 或鎂合金變形坯錠鑄造機(jī)，其中，所述的純鎂錠預(yù)熱爐的出口位于在所述的純鎂錠熔化爐 的進(jìn)口的斜上方，純鎂錠預(yù)熱爐的出口和純鎂錠熔化爐的進(jìn)口之間搭接斜板；所述的純鎂 錠熔化爐的出口通過(guò)輸液泵及輸液管道與所述的合金化爐的進(jìn)口連接；在所述的合金元 素感應(yīng)熔化爐的工作臺(tái)和所述的合金化爐的蓋上設(shè)有流槽，并在合金化爐的蓋上設(shè)有澆注 口 ，澆注口位于流槽之中，所述的合金元素感應(yīng)熔化爐的出口與該流槽相對(duì)；所述的合金化 爐的出口和所述的靜置爐的進(jìn)口通過(guò)輸液泵及輸液管道相接；所述的靜置爐的出口分別通 過(guò)輸液泵及輸液管道與鎂合金重熔錠鑄造機(jī)和/或鎂合金變形坯錠鑄造機(jī)連接；在所述的 純鎂錠熔化爐、合金化爐和靜置爐上分別設(shè)有保護(hù)氣體的進(jìn)口管、出口管和壓力表；所述的 合金化爐中設(shè)有攪拌器；所述的混合氣體保護(hù)裝置是由氣體混合罐所構(gòu)成，在氣體混合罐 上設(shè)有氣體進(jìn)口及進(jìn)口閥門(mén)、混合氣體壓力表和混合氣體出口及出口閥門(mén)，并且混合氣體 出口及出口閥門(mén)通過(guò)管道分別與純鎂錠熔化爐、合金化爐和靜置爐上的保護(hù)氣體的進(jìn)口及進(jìn)口閥門(mén)連接。 在本發(fā)明的鎂合金純凈化熔煉設(shè)備中，所述的合金元素感應(yīng)熔化爐配有石墨攪拌 棒。 在本發(fā)明的鎂合金純凈化熔煉設(shè)備中，所述的輸送管道上包覆輕質(zhì)保溫材料，或
是包覆管道預(yù)熱器。 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn) 采取本發(fā)明的鎂合金純凈化熔煉設(shè)備生產(chǎn)鎂合金，其生產(chǎn)能耗低，生產(chǎn)效率高，生 產(chǎn)過(guò)程中的金屬氧化和燒損小，并且易于控制生產(chǎn)工藝，所制備的鎂合金夾雜物少，鎂合金 的質(zhì)量和性能都能提高，而且鎂合金的性能穩(wěn)定。


圖l熔化爐結(jié)構(gòu)圖。 圖2是輸液泵及輸液管道的示意圖，圖2(a)為輸液泵及輸液管道的主視圖，圖 2(b)為輸液泵及輸液管道的俯視圖。 圖3是本發(fā)明鎂合金純凈化熔煉設(shè)備的平面布置圖。
圖4是本發(fā)明鎂合金純凈化熔煉設(shè)備的剖面圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的鎂合金純凈化熔煉設(shè)備主要由如下部分組成氣體保護(hù)裝置、純鎂錠熔 化爐、合金化爐、保溫爐、攪拌器、輸液泵、合金元素感應(yīng)熔化爐、以及重熔錠鑄造機(jī)和變形 坯錠鑄造機(jī)。并結(jié)合附圖進(jìn)行具體說(shuō)明
l純鎂錠預(yù)熱爐 該純鎂錠預(yù)熱爐可以是以電阻加熱、燃?xì)饧訜峄蛘呃闷渌細(xì)鉅t(比如純鎂錠 熔化爐為燃?xì)鉅t時(shí)，該爐的尾氣)的尾氣為熱源的預(yù)熱爐。主要由保溫加熱體或者燃?xì)馊?燒器或者其它燃?xì)鉅t的尾氣導(dǎo)入器、上下左右保溫爐壁、保溫爐門(mén)、傳送軌道或者滾道、爐 架及相應(yīng)的電控系統(tǒng)等組成，純鎂錠預(yù)熱爐名義功率根據(jù)本鎂合金純凈化熔煉設(shè)備產(chǎn)量的 大小，選擇10 100千瓦。其結(jié)構(gòu)與布置如圖3所示，圖3中的純鎂錠預(yù)熱爐1是在爐體 的爐壁內(nèi)設(shè)有保溫加熱體、燃?xì)馊紵骰蛘咂渌細(xì)鉅t的尾氣導(dǎo)入器，以加熱爐壁形成保 溫爐壁ll，在爐體內(nèi)設(shè)有傳送軌道及與傳送軌道相配合的傳送帶12，通過(guò)傳送帶12將預(yù)熱 前的鎂錠13輸送到爐體內(nèi)，通過(guò)保溫爐壁11對(duì)鎂錠13進(jìn)行加熱，預(yù)熱后的鎂錠13再通過(guò) 傳送帶12輸送到爐體外。可以在爐體的進(jìn)口和出口分別設(shè)有保溫爐門(mén)(未圖示)。傳送軌 道是設(shè)在爐體的爐架上，與傳送軌道相配合的傳送帶12為環(huán)形傳送帶，由電控系統(tǒng)控制運(yùn) 轉(zhuǎn)。純鎂錠預(yù)熱爐也可以采用其它方式的預(yù)熱爐，只要達(dá)到對(duì)純鎂錠進(jìn)行預(yù)熱的目的就可 以了。 2混合氣體保護(hù)系統(tǒng) 鎂在熔點(diǎn)以上極易燃燒，在熔煉過(guò)程中如何防止其氧化燃燒是實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)鎂合金 熔煉的關(guān)鍵之一。本純凈化熔煉設(shè)備包括一套混合氣體保護(hù)裝置，采用的混合氣體包括 0. 2 0. 5vt% SF6+N2(混合氣體中含有0. 2 0. 5體積百分比的SFe，其余為N2)、或1 10vt% S02+N2(混合氣體中含有1 10體積百分比的502，其余為N2)、或者0. 2 0. 5vt%SF6+N2+C02 (混合氣體中含有0. 2 0. 5體積百分比的SF6，其余為N2和C02， N2和C02之間 的混合比例是任意的)、或2 10vt% S02+N2+C02(混合氣體中含有1 10體積百分比的 S02，其余為N2和C02， N2和C02之間的混合比例是任意的)，這些混合氣體與鎂熔液的表面 發(fā)生物理化學(xué)作用，生成連續(xù)、致密的表面膜，能有效的阻止鎂溶液氧化燃燒。混合氣體保 護(hù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與布置如圖3所示。圖3中的混合氣體保護(hù)裝置是由氣體混合罐2所組成， 在氣體混合罐2上設(shè)有N2進(jìn)口及進(jìn)口閥門(mén)21 、C02進(jìn)口及進(jìn)口閥門(mén)22、SF6進(jìn)口及進(jìn)口閥門(mén) 23、 S02進(jìn)口及進(jìn)口閥門(mén)24、混合氣體壓力表25、混合氣體出口及出口閥門(mén)26，并且混合氣 體出口及出口閥門(mén)26通過(guò)管道分別與純鎂錠熔化爐3、合金化爐4和靜置爐5上的保護(hù)氣 體的進(jìn)口及進(jìn)口閥門(mén)27、28、29連接，以將混合氣體輸送到純鎂錠熔化爐3、合金化爐4和靜 置爐5中。 3純鎂錠熔化爐 該熔化爐可以是電阻爐、感應(yīng)爐或者燃?xì)鉅t，均為常規(guī)產(chǎn)品。主要由坩堝、加熱體、 保溫爐膛、爐蓋、爐架及相應(yīng)的電控系統(tǒng)等組成，熔化爐名義功率根據(jù)熔煉坩堝容量大小， 選擇10 1000千瓦。圖1是熔化爐的結(jié)構(gòu)圖。如圖1所示，圖1中的純鎂錠熔化爐3是 在爐體內(nèi)設(shè)有坩堝31，其上配有爐蓋36，在爐體與坩堝31、爐蓋36的接觸面上設(shè)有軟密封 30，在爐體內(nèi)的保溫爐膛采用耐熱保溫纖維結(jié)構(gòu)，該耐熱保溫纖維結(jié)構(gòu)的內(nèi)層采用硅酸鋁 纖維模塊38，外層采用硅酸鋁纖維毯39，在耐熱保溫纖維結(jié)構(gòu)和坩堝31之間設(shè)有加熱體 32。 3. 1坩堝容量為80公斤 5噸鎂溶液，采用抗鎂液侵蝕的耐熱鋼整體鑄造而成，或 者采用抗鎂液侵蝕的耐熱鋼板或者復(fù)合鋼板沖壓、焊接而成。 3. 2加熱體可以直接采用鎳鉻合金或者鐵鉻鋁電熱絲或者硅碳棒，加熱體還可以 采用電輻射管。其中，電輻射管外管材質(zhì)為0Cr25Ni20，該材質(zhì)在1050°C以下抗氧化性好， 熱強(qiáng)度高；其中的電熱絲采用Cr20Ni80合金電阻絲，該合金絲具有較高的高溫強(qiáng)度，加熱 后機(jī)械性能變化不大，有良好的塑性和可焊性；中間骨架選用剛玉材料，耐高溫，熱變形小， 整體用高溫合金棒連接，形成一體結(jié)構(gòu)，組成電熱芯；將電熱芯放入外管內(nèi)組成電輻射管。
3. 3相應(yīng)的電控系統(tǒng)主要包括調(diào)功器、自動(dòng)控溫儀表。 3.4保溫爐膛可以采用耐熱保溫纖維結(jié)構(gòu)，其具有優(yōu)良的節(jié)能效果，主要因?yàn)槿?重小。例如高鋁耐熱保溫纖維主要成分由A1203和Si02組成，其熱容量與耐火磚制品基本 相同，但高鋁纖維制品因采用纖維交織方法，形成空松單元體結(jié)構(gòu)，纖維制品的容重大大減 少，改變了導(dǎo)熱性能。容重150kg/m3-350kg/m3的高鋁纖維的導(dǎo)熱系數(shù)是容重2070kg/m3重 質(zhì)磚導(dǎo)熱系數(shù)的20% ;是容重1300kg/m3輕質(zhì)磚導(dǎo)熱系數(shù)的37%。本保溫爐膛內(nèi)層采用高 鋁纖維預(yù)制件，此爐膛具有保溫性能優(yōu)異、容重輕、抗熱震、變形小等特點(diǎn)，并且可以整體拆 裝，安裝方便。外層采用優(yōu)質(zhì)高鋁纖維_2-氈層鋪+折疊單元塊結(jié)構(gòu)，在爐襯鋼板內(nèi)側(cè)平鋪 多層耐火纖維毯，再用耐熱鋼螺栓組件安裝纖維毯制成折疊單元，形成組合爐襯。折疊單元 塊經(jīng)預(yù)先壓縮打包，安裝后剪斷打包帶，纖維彈開(kāi)，保證了爐襯的整體密封。層鋪拼裝時(shí)接 縫錯(cuò)開(kāi)，最大限度減少熱量散失，使得爐側(cè)壁平均溫升小于40°C。采用此種組合爐膛，顯著 提高了熱效率，減小了爐膛體積，并且使得爐子整體重量大幅度減輕。
3. 5爐架為槽鋼組焊而成，強(qiáng)度高。 3. 6爐蓋為雙層結(jié)構(gòu)，外層由20mm厚A3板，內(nèi)層為1Crl8Ni9Ti板，中間襯以50mm優(yōu)質(zhì)高鋁纖維氈，防止熱量散失。內(nèi)層板與外板用錨固螺栓組件連接在一起。爐蓋上開(kāi)有 加料口 ，測(cè)溫口 ，輸液泵接口等。 3. 7測(cè)控溫采用鎧裝熱電偶組件，測(cè)控溫精度高，安裝方便快捷。
4合金化爐 該合金化爐可以是電阻爐或者燃?xì)鉅t。主要由坩堝、加熱體、保溫爐膛、爐蓋、爐架 及相應(yīng)的電控系統(tǒng)等組成。其坩堝、加熱體、保溫爐膛、爐架及測(cè)控溫系統(tǒng)等基本與純鎂錠 熔煉爐相同，只是功率不同，合金化爐的加熱功率為熔化爐功率的10 50%。合金化爐爐 蓋與熔煉爐爐蓋結(jié)構(gòu)基本相同，只是合金化爐爐蓋上多了一個(gè)澆注口 (澆注鋁液)和攪拌 器接口 ，該攪拌器接口在爐蓋的中心。
5鎂合金保溫爐(也稱靜置爐) 該保溫爐可以是電阻爐或者燃?xì)鉅t。由坩堝、加熱體、保溫爐膛、爐蓋、爐架相應(yīng)的 電控系統(tǒng)等組成。其坩堝、加熱體、保溫爐膛、爐架及測(cè)控溫系統(tǒng)等與純鎂錠熔煉爐基本相 同，只是功率不同，保溫爐功率為熔化爐功率的10 50%。 本發(fā)明所使用的合金化爐和鎂合金保溫爐(也稱靜置爐)都可以是電阻爐或者燃 氣爐，電阻爐和燃?xì)鉅t均為常規(guī)設(shè)備，其結(jié)構(gòu)是，在爐體內(nèi)設(shè)有坩堝，其上配有爐蓋，在爐體 內(nèi)的保溫爐膛采用耐熱保溫結(jié)構(gòu)，在耐熱保溫結(jié)構(gòu)和坩堝之間設(shè)有加熱體，加熱體由測(cè)控 溫系統(tǒng)自動(dòng)控制溫度。本發(fā)明所使用的合金化爐只是在爐蓋上多了一個(gè)澆注口 (澆注口 是澆注熔化的合金元素液體、包括鋁合金液，比如熔煉AZ91D鎂合金)和攪拌器接口 ，該攪 拌器接口設(shè)在爐蓋的中心，攪拌器的攪拌桿及其攪拌葉輪通過(guò)該攪拌器接口設(shè)在合金化爐 內(nèi)，并由設(shè)置在爐蓋上的電動(dòng)機(jī)以及控制系統(tǒng)控制攪拌器的轉(zhuǎn)數(shù)。 6攪拌器由攪拌葉輪、攪拌桿、電動(dòng)機(jī)以及控制系統(tǒng)等組成。攪拌器的作用是通過(guò) 對(duì)鎂合金熔液的攪拌促進(jìn)合金成分和溫度均勻。6. 1攪拌動(dòng)力源為一臺(tái)交流電動(dòng)機(jī)，配變頻調(diào)速器，轉(zhuǎn)數(shù)在300r/min-960r/min范
圍內(nèi)無(wú)級(jí)可調(diào)。電動(dòng)機(jī)額定功率根據(jù)熔煉坩堝容量大小，選擇0. 75 10千瓦。 6. 2攪拌葉輪和攪拌桿采用抗鎂液侵蝕的高強(qiáng)度耐熱鋼加工制成。 如圖3所示，攪拌器6通過(guò)合金化爐的爐蓋的攪拌器接口設(shè)在合金化爐4內(nèi)。 7鎂和鎂合金熔液輸送系統(tǒng) 本設(shè)備采用了兩種作用的鎂熔液輸送泵，即鎂熔液轉(zhuǎn)移泵和鎂合金熔液定量輸送 泵。鎂熔液轉(zhuǎn)移泵用于將鎂液或者鎂合金熔液從一個(gè)坩堝轉(zhuǎn)移到另一個(gè)坩堝，例如將鎂液 從純鎂錠熔化爐坩堝轉(zhuǎn)移到合金化爐坩堝中；鎂合金熔液定量輸送泵用于將鎂合金熔液以 設(shè)定的流速或者流量從保溫爐坩堝轉(zhuǎn)移到連續(xù)/半連續(xù)鑄坯機(jī)的結(jié)晶器中或連續(xù)鑄錠機(jī) 的模具中。該轉(zhuǎn)移泵采用離心泵結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單運(yùn)行安全可靠；動(dòng)力頭電機(jī)配變頻調(diào)速器， 轉(zhuǎn)速大小可調(diào)；輸送管道采用不銹鋼管，鋼管外包覆輕質(zhì)保溫材料或者常規(guī)的電阻加熱組 件即管道預(yù)熱器，表面采用不銹鋼套。圖2是輸液泵及輸液管道的示意圖。如圖2所示，輸 液泵7的下部設(shè)有離心泵頭71，并在其上部裝有電機(jī)72，離心泵頭71的出口連接輸液管道 73，在輸液管道73上裝有管道預(yù)熱器74。如圖3所示，圖3中的純鎂錠熔化爐3的出口通 過(guò)輸液泵7及輸液管道73與合金化爐4的進(jìn)口連接；合金化爐4的出口和靜置爐5的進(jìn)口 通過(guò)輸液泵7及輸液管道73相接；靜置爐5的出口分別通過(guò)輸液泵7及輸液管道73與鎂 合金重熔錠鑄造機(jī)91和鎂合金變形坯錠鑄造機(jī)92連接。
8合金元素感應(yīng)熔化爐 感應(yīng)熔鋁爐采用中頻感應(yīng)加熱方式熔化鎂合金中的合金元素，例如鋁、錳、鋅、硅 等。將合金元素錠熔化并將溫度提升至設(shè)定溫度，然后轉(zhuǎn)移到合金化爐中與鎂液充分混合， 完成合金化。感應(yīng)熔化爐額定功率根據(jù)熔煉坩堝容量大小，選擇50 500千瓦。此設(shè)備具 有升溫速度快，控溫精度高，操作簡(jiǎn)單方便等優(yōu)點(diǎn)。 合金元素感應(yīng)熔化爐主要由感應(yīng)線圈、坩堝、爐架、液壓傾轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、中頻電源、水冷 系統(tǒng)、以及電控系統(tǒng)組成。其中 8. 1線圈又叫感應(yīng)器，它是中頻感應(yīng)爐的關(guān)鍵所在。感應(yīng)線圈是由紫銅管制成的， 匝與匝之間有3-6mm間隙，通過(guò)外圍的絕緣板來(lái)固定位置，感應(yīng)線圈和進(jìn)出電極間是由螺 母連接的，拆卸方便，并能保證良好的導(dǎo)電性能。在線圈與石墨黏土坩堝之間有20 30mm 二氧化硅、三氧化二鋁、氧化鎂或者高鋁耐熱保溫纖維等保溫絕緣材料，以免線圈短路，也 防止了線圈直接受熱輻射而損壞。 8. 2坩堝材質(zhì)可以采用石墨、石墨粘土或者碳化硅等。 8. 3爐架采用鋁板及1Crl8Ni9Ti板組合而成。中間的保溫結(jié)構(gòu)既起保溫作用又起 到固定線圈的作用。 8. 4液壓傾轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由液壓站、傾爐油缸、管路及傾爐控制系統(tǒng)組成。
8. 5水冷系統(tǒng)主要為感應(yīng)器及電源提供冷卻水。感應(yīng)器包括感應(yīng)線圈、水冷管。由 水冷管通入冷水對(duì)感應(yīng)線圈進(jìn)行冷卻。感應(yīng)器的進(jìn)出水冷管采用軟管，便于傾爐。冷卻水 必須清潔無(wú)任何雜物以避免將感應(yīng)器中的水冷管堵塞。冷卻水流量根據(jù)感應(yīng)熔煉爐額定功 率大小，選擇為1 5噸/小時(shí)。 8. 6合金元素感應(yīng)熔化爐和合金化爐是采用流槽接通的，即感應(yīng)熔化爐將鋁、錳、 鋅、硅等合金元素熔化、采用石墨棒攪拌使所有合金元素完全熔化并分布均勻后，利用該感 應(yīng)熔化爐自帶的傾轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)傾轉(zhuǎn)，使熔化的合金元素液體從爐口經(jīng)過(guò)流槽流入合金化爐中。
本發(fā)明所使用的合金元素感應(yīng)熔化爐是中頻感應(yīng)熔化爐，也為常規(guī)設(shè)備，其結(jié)構(gòu) 是，在爐體內(nèi)設(shè)有坩堝，坩堝通過(guò)爐架安裝在液壓傾轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上，在爐體內(nèi)的保溫爐膛采用保 溫結(jié)構(gòu)，在保溫結(jié)構(gòu)上固定有感應(yīng)線圈，感應(yīng)線圈與坩堝之間設(shè)有20 30mm厚度的保溫絕 緣材料。液壓傾轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是由液壓站提供油壓，將油加壓并通過(guò)管路輸送到傾爐油缸中，再通 過(guò)傾爐控制系統(tǒng)控制坩堝傾轉(zhuǎn)，使熔化的合金元素液體從爐口經(jīng)過(guò)流槽從合金化爐的澆注 口流入合金化爐中。如圖3所示，圖3中的合金元素感應(yīng)熔化爐8中設(shè)有用于攪拌的石墨 攪拌棒87，在合金元素感應(yīng)熔化爐8所在的工作臺(tái)88及合金化爐4的蓋上設(shè)有流槽86，合 金化爐4的蓋上的澆注口也設(shè)在流槽86中，以供使熔化的合金元素液體從合金元素感應(yīng)熔 化爐8的爐口經(jīng)過(guò)流槽86從合金化爐4的澆注口流入合金化爐4中。
9重熔錠鑄造機(jī)和變形坯錠鑄造機(jī)。重熔錠鑄造機(jī)和變形坯錠鑄造機(jī)均為公知設(shè) 備。 9. 1鎂合金重熔錠鑄造機(jī)，通常根據(jù)鑄錠單重分成5公斤、7. 5公斤、10公斤、12公 斤以及15公斤等5種，主要由錠模具、傳動(dòng)鏈條、減速機(jī)、電動(dòng)機(jī)、臺(tái)架以及電控系統(tǒng)構(gòu)成。
9.2鎂合金變形坯錠鑄造機(jī)主要由結(jié)晶器、牽引機(jī)構(gòu)、鑄造臺(tái)架、循環(huán)水以及電控 系統(tǒng)構(gòu)成。 下面參照?qǐng)D3和圖4結(jié)合實(shí)施例作進(jìn)一步說(shuō)明。其中將純鎂錠預(yù)熱爐簡(jiǎn)稱為預(yù)熱
7爐、純鎂錠熔化爐簡(jiǎn)稱為熔化爐、鎂合金保溫爐(也稱靜置爐)簡(jiǎn)稱為靜置保溫爐、合金元
素感應(yīng)熔化爐簡(jiǎn)稱為中頻熔鋁爐。 實(shí)施例1 :1000公斤AZ91D鎂合金熔煉方法。 1、熔煉準(zhǔn)備 接通預(yù)熱爐1、熔化爐3、合金化爐4和靜置保溫爐5的電源，升溫。將預(yù)熱爐1升 溫到420 460°C ，將熔化爐3、合金化爐4和靜置保溫爐5分別升溫到600 620°C ，分別 通入保護(hù)氣體(0. 2 0. 5vt% SF6+N2即，保護(hù)氣體中含有0. 2 0. 5體積百分比的SFe，其 余為N2)。 2、純鎂錠預(yù)熱 采用預(yù)熱爐1將表面潔凈的純鎂錠預(yù)熱到380 420°C 。
3、純鎂錠熔化 首先加入100 120公斤表面潔凈的純鎂錠，使其在前述混合氣體保護(hù)下完全熔 化，然后分批將預(yù)熱到設(shè)定溫度的純鎂錠加入到熔化爐3中。第1次加入約30 50公斤， 具體加入量以鎂錠完全淹沒(méi)在鎂液中為準(zhǔn)；待完全熔化后再加入第2批預(yù)熱鎂錠，加入量 仍然以鎂錠完全淹沒(méi)在鎂液中為準(zhǔn)；如此反復(fù)，直至鎂錠加入量達(dá)到預(yù)定值1010 1050公 斤，完全熔化后，用扒渣勺將熔液表面的浮渣清理干凈，將溫度控制在675 685°C 。用輸液 泵7將905 915公斤鎂液轉(zhuǎn)移到合金化爐4中。轉(zhuǎn)移結(jié)束后，將預(yù)熱后的純鎂錠分批加 入到熔化爐3中，進(jìn)行下一爐次的熔化，具體操作同前。
4、鋁合金熔煉 首先采用中頻熔鋁爐8，按照鎂合金成分將86 93公斤的純鋁錠熔化，并升溫至 75(TC，按照鎂合金成分加入1. 8 2. 5公斤的金屬錳，并用石墨攪拌棒87攪拌，直到金屬 錳完全熔化；然后按照鎂合金成分加入6. 5 8. 5公斤的金屬鋅，并用石墨攪拌棒87攪拌， 直到金屬鋅完全熔化。將溫度控制在730 75(TC，用C^e對(duì)鋁合金熔液進(jìn)行變質(zhì)處理， (^16使用量為鋁合金熔液重量的0. 1 1%。變質(zhì)處理結(jié)束后，用扒渣勺將熔液表面的浮 渣清理干凈，然后吹氮?dú)饩珶?0 15分鐘(吹頭應(yīng)插入熔液下部)，流量為5 10L/min， 通氣量以液面有平緩的沸騰為宜。精煉結(jié)束后將熔液溫度維持在720 73(TC待用。
5、合金化 在鎂液轉(zhuǎn)移到合金化爐4后，將其溫度控制在675 685°C 。將精煉好的鋁_錳_鋅 合金熔液轉(zhuǎn)移到合金化爐4中。然后對(duì)鎂合金熔液進(jìn)行吹氬氣精煉，并且采用熔液攪拌器 6進(jìn)行攪拌，同時(shí)向液面撒常用的鎂合金精煉劑，精煉劑用量為3. 5 5公斤，精煉_攪拌 10 15分鐘，用把扒渣勺將熔液表面的浮渣清理干凈。然后用輸液泵7將鎂合金熔液轉(zhuǎn)移 到靜置保溫爐5中。
6、靜置-澆注 鎂合金熔液轉(zhuǎn)移到靜置保溫爐5后，將熔液溫度維持在680 71(TC，保溫靜置 15 40分鐘；然后用熔體的輸液泵7將鎂合金熔液澆注到充分預(yù)熱過(guò)的重熔錠鑄造機(jī)91 的鑄造模具中，凝固成7. 5公斤鑄錠。至此1個(gè)熔煉周期結(jié)束。
實(shí)施例2 :1000公斤AZ80鎂合金熔煉方法。
1、熔煉準(zhǔn)備 接通預(yù)熱爐1、熔化爐3、合金化爐4和靜置保溫爐5的電源，升溫。將預(yù)熱爐1升溫到420 46(TC，將熔化爐3、合金化爐4和靜置保溫爐5升溫到600 62(TC，通入保護(hù) 氣體(0. 2 0. 5vt% SF6+N2即，保護(hù)氣體中含有0. 2 0. 5體積百分比的SFe，其余為N2)。
2、純鎂錠預(yù)熱 采用預(yù)熱爐1將表面潔凈的純鎂錠預(yù)熱到380 420°C 。
3、純鎂錠熔化 首先加入100 120公斤表面潔凈的純鎂錠，使其在前述混合氣體保護(hù)下完全熔 化，然后分批將預(yù)熱到設(shè)定溫度的純鎂錠加入到熔化爐3中。第1次加入約30 50公斤， 具體加入量以鎂錠完全淹沒(méi)在鎂液中為準(zhǔn)；待完全熔化后再加入第2批預(yù)熱鎂錠，加入量 仍然以鎂錠完全淹沒(méi)在鎂液中為準(zhǔn)；如此反復(fù)，直至鎂錠加入量達(dá)到預(yù)定值1100公斤，完 全熔化后，用扒渣勺將熔液表面的浮渣清理干凈，將溫度控制在675 685°C。用輸液泵7 將915公斤鎂液轉(zhuǎn)移到合金化爐4中。轉(zhuǎn)移結(jié)束后，將預(yù)熱后的純鎂錠分批加入到熔化爐 3中，進(jìn)行下一爐次的熔化，具體操作同前。
4、鋁合金熔煉 首先采用中頻熔鋁爐8，按照鎂合金成分將80公斤的純鋁錠熔化，并升溫至 75(TC，按照鎂合金成分加入2公斤的金屬錳，并用石墨攪拌棒87攪拌，直到金屬錳完全熔 化；然后按照鎂合金成分加入6公斤的金屬鋅，并用石墨攪拌棒87攪拌，直到金屬鋅完全熔 化。將溫度控制在730 75(TC，用C2C16對(duì)鋁合金熔液進(jìn)行變質(zhì)處理，C2C16使用量為鋁合 金熔液重量的0. 1 1%。變質(zhì)處理結(jié)束后，用扒渣勺將熔液表面的浮渣清理干凈，然后吹 氮?dú)饩珶?0 15分鐘(吹頭應(yīng)插入熔液下部)，流量為5 10L/min，通氣量以液面有平 緩的沸騰為宜。精煉結(jié)束后將熔液溫度維持在720 73(TC待用。
5、合金化 在鎂液轉(zhuǎn)移到合金化爐4后，將其溫度控制在675 685°C 。將精煉好的鋁_錳_鋅 合金熔液轉(zhuǎn)移到合金化爐4中。然后對(duì)鎂合金熔液進(jìn)行吹氬氣精煉，并且采用熔液攪拌器 6進(jìn)行攪拌，同時(shí)向液面撒常用的鎂合金精煉劑，精煉劑用量為3. 5 5公斤，精煉_攪拌 10 15分鐘，用把扒渣勺將熔液表面的浮渣清理干凈。然后用熔體的輸液泵7將鎂合金熔 液轉(zhuǎn)移到靜置保溫爐5中。
6、靜置-澆注 鎂合金熔液轉(zhuǎn)移到靜置保溫爐5后，將熔液溫度維持在680 71(TC，保溫靜置 15 40分鐘；然后用熔體的輸液泵7將鎂合金熔液輸送到鎂合金變形坯錠鑄造機(jī)92的結(jié) 晶器中，進(jìn)行半連續(xù)鑄造，制備成軋制、擠壓或者鍛造等壓力加工用的坯錠。至此1個(gè)熔煉 周期結(jié)束。 實(shí)施例3 :1000公斤AS41B鎂合金熔煉方法。
1、熔煉準(zhǔn)備 接通預(yù)熱爐1、熔化爐3、合金化爐4和靜置保溫爐5的電源，升溫。將預(yù)熱爐1升 溫到420 46(TC，將熔化爐3、合金化爐4和靜置保溫爐5升溫到600 62(TC，通入保護(hù) 氣體(0. 2 0. 5vt% SF6+N2即，保護(hù)氣體中含有0. 2 0. 5體積百分比的SFe，其余為N2)
2、純鎂錠預(yù)熱 采用預(yù)熱爐1將表面潔凈的純鎂錠預(yù)熱到380 420°C 。
3、純鎂錠熔化
首先加入100 120公斤表面潔凈的純鎂錠，使其在前述混合氣體保護(hù)下完全熔 化，然后分批將預(yù)熱到設(shè)定溫度的純鎂錠加入到熔化爐3中。第1次加入約30 50公斤， 具體加入量以鎂錠完全淹沒(méi)在鎂液中為準(zhǔn)；待完全熔化后再加入第2批預(yù)熱鎂錠，加入量 仍然以鎂錠完全淹沒(méi)在鎂液中為準(zhǔn)；如此反復(fù)，直至鎂錠加入量達(dá)到預(yù)定值1060 1070公 斤，完全熔化后，用扒渣勺將熔液表面的浮渣清理干凈，將溫度控制在675 685°C 。用輸液 泵7將940 950公斤鎂液轉(zhuǎn)移到合金化爐4中。轉(zhuǎn)移結(jié)束后，將預(yù)熱后的純鎂錠分批加 入到熔化爐3中，進(jìn)行下一爐次的熔化，具體操作同前。
4、鋁合金熔煉 首先采用中頻熔鋁爐8，按照鎂合金成分將43 46公斤的純鋁錠熔化，并升溫至 780 850°C ，按照鎂合金成分加入8. 6 9. 0公斤的純多晶硅，并用石墨攪拌棒87攪拌， 直到多晶硅完全熔化。將溫度控制在750 76(TC，吹氮?dú)饩珶? 12分鐘(吹頭應(yīng)插入 熔液下部)，流量為3 6L/min，通氣量以液面有平緩的沸騰為宜。精煉結(jié)束后將熔液溫度 維持在750 76(TC待用。
5、合金化 在鎂液轉(zhuǎn)移到合金化爐4后，將其溫度控制在705 715°C 。將精煉好的鋁_硅合 金熔液轉(zhuǎn)移到合金化爐4中。然后對(duì)鎂合金熔液進(jìn)行吹氬氣精煉，并且采用熔液攪拌器6進(jìn) 行攪拌，同時(shí)向液面撒常用的鎂合金精煉劑，精煉劑用量為3. 5 5公斤，精煉-攪拌10 15分鐘，用把扒渣勺將熔液表面的浮渣清理干凈。然后用熔體的輸液泵7將鎂合金熔液轉(zhuǎn) 移到靜置保溫爐5中。
6、靜置-澆注 鎂合金熔液轉(zhuǎn)移到靜置保溫爐5后，將熔液溫度維持在700 71(TC，保溫靜置 15 40分鐘；然后用熔體的輸液泵7將鎂合金熔液澆注到充分預(yù)熱過(guò)的重熔錠鑄造機(jī)91 的鑄造模具中，凝固成5公斤鑄錠。至此1個(gè)熔煉周期結(jié)束。
權(quán)利要求
一種鎂合金純凈化熔煉設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備包括有純鎂錠預(yù)熱爐、純鎂錠熔化爐、合金元素感應(yīng)熔化爐、合金化爐、靜置爐、和混合氣體保護(hù)裝置、以及鎂合金重熔錠鑄造機(jī)和/或鎂合金變形坯錠鑄造機(jī)，其中，所述的純鎂錠預(yù)熱爐的出口位于在所述的純鎂錠熔化爐的進(jìn)口的斜上方，純鎂錠預(yù)熱爐的出口和純鎂錠熔化爐的進(jìn)口之間搭接斜板；所述的純鎂錠熔化爐的出口通過(guò)輸液泵及輸液管道與所述的合金化爐的進(jìn)口連接；在所述的合金元素感應(yīng)熔化爐的工作臺(tái)和所述的合金化爐的蓋上設(shè)有流槽，并在合金化爐的蓋上設(shè)有澆注口，澆注口位于流槽之中，所述的合金元素感應(yīng)熔化爐的出口與該流槽相對(duì)；所述的合金化爐的出口和所述的靜置爐的進(jìn)口通過(guò)輸液泵及輸液管道相接；所述的靜置爐的出口分別通過(guò)輸液泵及輸液管道與鎂合金重熔錠鑄造機(jī)和/或鎂合金變形坯錠鑄造機(jī)連接；在所述的純鎂錠熔化爐、合金化爐和靜置爐上均設(shè)有保護(hù)氣體的進(jìn)口及進(jìn)口閥門(mén)、出口及出口閥門(mén)和壓力表；所述的合金化爐中設(shè)有攪拌器；所述的混合氣體保護(hù)裝置是由氣體混合罐所構(gòu)成，在氣體混合罐上設(shè)有氣體進(jìn)口及進(jìn)口閥門(mén)、混合氣體壓力表和混合氣體出口及出口閥門(mén)，并且混合氣體出口及出口閥門(mén)通過(guò)管道分別與純鎂錠熔化爐、合金化爐和靜置爐上的保護(hù)氣體的進(jìn)口及進(jìn)口閥門(mén)連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎂合金純凈化熔煉設(shè)備，其特征在于所述的合金元素感應(yīng) 熔化爐配有石墨攪拌棒。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鎂合金純凈化熔煉設(shè)備，其特征在于所述的輸送管道 上包覆輕質(zhì)保溫材料，或是包覆管道預(yù)熱器。
全文摘要
一種鎂合金純凈化熔煉設(shè)備，該設(shè)備包括有純鎂錠預(yù)熱爐、純鎂錠熔化爐、合金元素感應(yīng)熔化爐、合金化爐、靜置爐、和混合氣體保護(hù)裝置、以及鎂合金重熔錠鑄造機(jī)和/或鎂合金變形坯錠鑄造機(jī)。采取本發(fā)明的鎂合金純凈化熔煉設(shè)備生產(chǎn)鎂合金，其生產(chǎn)能耗低，生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)過(guò)程中的金屬氧化和燒損小，并且易于控制生產(chǎn)工藝，所制備的鎂合金夾雜物少，鎂合金的質(zhì)量和性能都能提高，而且鎂合金的性能穩(wěn)定。
文檔編號(hào)F27B14/00GK101748293SQ20081022760
公開(kāi)日2010年6月23日 申請(qǐng)日期2008年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月27日
發(fā)明者劉正, 張奎, 徐玉磊, 李偉, 李興剛, 李永軍, 熊柏青, 米緒軍 申請(qǐng)人:北京有色金屬研究總院