【技术领域】

本发明涉及镁合金板的冶炼、 变形、 加工成型技术领域， 特别是一种 镁合金板的连续高效铸轧成型方法。

【背景技术】

镁液或者镁合金液性质活泼， 容易氧化燃烧， 几乎同所有铝合金材质 的耐火材料发生剧烈化学反应， 甚至发生剧烈的爆炸， 所以为了安全可靠 的生产， 用于生产的保护设施是必不可少的。 镁液或者镁合金液体简称为 镁熔体。

现有的镁合金板制造工艺， 其包括熔炼、控温、铸轧工序， 在整个工序 进行中， 须充分做好保护措施。 现有的熔炼采用电阻炉， 控温亦采用电阻 炉， 用双电阻炉实现铸轧前镁熔体的预处理， 然后即铸轧。 现有的铸轧其 断裂发生率高， 完全不能够实现连续铸轧， 且限于电阻炉的升温慢， 所以 生产效率低下。

当前， 面临着全球资源的紧缺， 处于该紧张形势下， 对于镁资源的大 国， 我国迫切需提高镁合金的开发生产效率、 降低其生产成本、 并提高生 产质量。

【发明内容】

为了解决现有的技术问题， 本发明提供一种镁合金板的连续高效铸轧 成型方法， 其制得的镁合金板断裂发生率低、 品质提高且生产率亦提高。

本发明解决现有的技术问题， 提供一种镁合金板的连续高效铸轧成型 方法， 该方法包括： 顺序设置的感应电炉、 电阻炉、 铸轧辊和多段轧辊； 向所述感应电炉内投入金属元素， 该金属元素为镁锭， 或者镁锭与合金元 素， 金属元素在所述感应电炉内熔化成镁熔体； 经所述感应电炉熔化后的 镁熔体经管道流入所述电阻炉内， 并在所述电阻炉内进行调温； 所述电阻 炉内设置至少两个溢流相通的调温区， 所述调温区之间的温差恒定； 经过 所述电阻炉后的镁熔体通过输送管到达所述铸 轧辊的咬入区， 成型为镁合 金板送出； 镁熔体进入咬入区的温度为 690±10°C ; 镁合金板顺序经过所述 多段轧辊， 在轧制区该每段轧辊的轧表工作面温度和被轧 镁合板温度范围 为 250〜350 °C， 且沿着所述轧辊的轴向上该温度差为 ±10°C。

本发明更进一步的改进是：

经多段轧辊输出后的镁合金板经卷绕机成卷卷 绕。

所述金属元素在所述感应电炉内熔化， 然后经过精炼和除渣处理， 之 后搅拌均匀。

所述感应电炉与所述电阻炉内设置保护气体。

该保护气体为 SFe和 C0 ₂ 的混合气体。

所述调温区之间设置区域分隔板， 该区域分隔板与电阻炉体将所述电 阻炉的内腔形成多个所述调温区； 当所述区域分隔板至少为两个时， 沿着 镁熔体的流向所述区域分隔板由高至低设置， 所述调温区经区域分隔板之 上的空间贯通。

所述调温区包括加热电阻单元、 散热单元和搅拌机构； 本方法设置用 于检测各个调温区温度信号的检测模块、 控制各个调温区温度范围的处理 模块；所述处理模块根据检测的温度信号，判 断各个调温区内的温度补偿， 然后发送命令至加热电阻单元或散热单元； 至少一调温区的所述搅拌机构 搅拌其内的镁熔体， 使金属元素分布均匀； 至少一调温区的液面控制其平 稳与高度， 该调温区的镁熔体经输送管输出。

所述调温区的壁为铁质； 所述加热电阻单元为加热丝及其外套的陶瓷 管， 该加热电阻单元分布于调温区的局部。

所述调温区为 2、 3、 4或 5个。

所述调温区包括第一调温区、 第二调温区和第三调温区； 所述第一调 温区的选值温度范围为 900〜800 °C ; 所述第二调温区的选值温度范围为 800〜700°C ; 所述第三调温区的设定温度为 700°C。

所述输送管设置于靠近所述第三调温区的底部 。

分别在所述管道和所述输送管内设置阀门； 并在所述管道和所述输送 管的外围设置控温模块， 用于使所述管道的内壁、 所述输送管的内壁和所 述阀门具备设定的温度。

在所述管道处设置晶粒细化剂入口。

邻近轧制区设置控温模块， 用于对欲进入该轧制区的轧表工作面和被 轧镁合板温度调节， 使其达到设定的温度要求。

本方法包括至少两感应电炉， 所述两感应电炉均与所述电阻炉相连， 经所述阀门所述感应电炉交替择一与所述电阻 炉相相通。

相较于现有技术， 本发明的有益效果是： 首先， 采用感应电炉熔化镁 锭， 相较已有的电阻炉熔化， 其熔化效率大幅度提高， 从而解决了现有的 镁熔体形成效率慢的瓶颈问题； 其次， 采用镁熔体的温度梯度控制， 以保 证进入铸轧咬入区的镁熔体温度为 690±10°C， 在该温度下， 成型镁合金板 的塑性和连续性良好， 同时， 各温度梯度之间的镁熔体经溢流相连， 避免 了使用管道发生堵塞的可能性， 从而提高了本方法的可靠性； 最后， 多段 轧辊轧制， 连续、 高效成型所需规格的镁合金板。

【附图说明】

图 1为本发明镁合金板的连续高效铸轧成型方法� �结构示意图； 图 2为本发明成型方法的流程示意图。

【具体实施方式】

下面结合附图说明及具体实施方式对本发明进 一步说明。

如图 1和图 2所示，一种镁合金板的连续高效铸轧成型方� �，其包括: 感应电炉 11、 电阻炉 12、 铸轧辊 13和多段轧辊 14; 感应电炉 11用于熔 化投入其内的镁锭 15;经感应电炉 11熔化后的镁熔体经管道 16流入电阻 炉 12内； 电阻炉 12内设置至少两溢流相通的调温区， 调温区之间的温差 恒定， 调温区呈降温排列； 经过电阻炉 12后的镁熔体通过输送管 17到达 铸轧辊 13的咬入区 18， 成型为镁合金板送出； 镁熔体进入咬入区 18的温 度为 690±10°C ; 镁合金板顺序经过多段轧辊 14， 在轧制区该每段轧辊的 轧表工作面温度和被轧镁合板温度范围为 250〜350°C，且沿着所述轧辊的 轴向上其温差为 ±10°C。 在本方案中， 采用感应电炉熔化， 将传统的多个 小时熔化时间缩减为一小时之内即可熔化成镁 熔体， 大大缩短开机后起始 镁合金板输出时间， 该感应电炉为中频炉； 同时， 将传统的控温电阻炉单 腔改进成本方案的多个调温区， 各调温区之间经溢流相连， 高精度控制了 电阻炉内的镁熔体温度； 另外， 本方案采用 690±10°C的铸轧成型温度， 制 得的镁合金板连续性好； 最后， 保持在轧制区该每段轧辊的轧表工作面温 度和被轧镁合板温度范围为 250〜350°C， 结合镁合金板晶粒细化， 所以此 状态下铸轧时的镁合板其塑性好。

为了便于包装和运输， 经多段轧辊 14输出后的镁合金板经卷绕机 19 成卷卷绕。

由于镁熔体性质活泼，所以感应电炉 11与电阻炉 12内设置保护气体， 该保护气体分布于两炉内的镁熔体液面之上， 避免镁熔体与氧气接触。 该 两炉是在密封条件下运行， 即在炉口处设置炉盖， 特别是感应电炉， 须其 内的镁熔体全部输出成为空炉以后， 打开炉盖投入镁锭， 以避免其内的镁 熔体接触氧气或水份， 为了便于观察感应电炉内的镁熔体状态， 优选在炉 盖上设置观察孔。 本发明的保护气体为 SF ₆ 和 C0 ₂ 的混合气体。

电阻炉 12内设置由高至低的区域分隔板 20，从而在电阻炉 12内形成 多个调温区；该多个调温区经区域分隔板 20之上的空间贯通，该多个调温 区的数量分别为 2、 3、 4或 5个， 当调温区为 2个时， 区域分隔板 20的数 量为一， 当调温区为 3个时， 区域分隔板 20 的数量为二， 当调温区为 4 个时， 区域分隔板的数量为三， 其它的依此类推。 以下以调温区为 3个时 举例说明：

调温区包括第一调温区 21、 第二调温区 22和第三调温区 23 ; 第一调 温区 21的选值温度范围为 900〜800°C ;第二调温区 22的选值温度范围为 800〜700°C ; 第三调温区 23的设定温度为 700°C。根据调温区的数量设定 各调温区之间的温度梯度。 感应电炉内的镁熔体流入第一调温区， 当第一 调温区装满以后再溢流入第二调温区， 同理， 从第二调温区溢流入第三调 温区，分级的温度调节将其从熔化时的 900 °C左右顺序调节到 900°C、800°C 和 700°C， 并最终达到至铸轧辊时为 690±10 °C。

为了实现各个调温区内的镁熔体温度趋于恒定 ， 本发明采用各调温区 包括加热电阻单元、 散热单元和搅拌机构， 加热电阻单元用于向镁熔体提 供热能， 散热单元用于吸收镁熔体的热能， 搅拌机构用于使调温区内的温 度均匀， 加热电阻单元、 散热单元对应于每一调温区， 以精确调整其内镁 熔体的温度值； 本方法还设置用于检测各个调温区温度信号的 检测模块、 控制各个调温区温度范围的处理模块； 处理模块根据检测的温度信号， 判 断各个调温区内的温度补偿， 然后发送命令至加热电阻单元或散热单元， 当检测温度相较设定温度过高时， 关闭加热电阻单元， 停止提供热能， 利 用散热单元的散热效果进行降温处理， 直至检测温度达到设定值； 当检测 温度相较设定温度过低时， 供电于加热电阻单元， 向调温区提供热能， 从 而提高镁熔体的温度， 直至检测温度达到设定值。 由于该电阻炉的内壁为 铁质， 金属铁导热快， 其外壁具有一定的散热效果， 所以优选散热单元采 用风冷。 而加热电阻单元为加热丝及其外套的陶瓷管， 该加热电阻单元分 布于调温区的局部， 其分布密度根据各个调温区的容积及散热单元 的散热 效率而定。 在本方案中， 至少一调温区的搅拌机构搅拌其内的镁熔体， 使 金属元素分布均匀； 至少另一调温区的液面控制其平稳与高度， 即尽量保 持该调温区内的液面高度不变、 液面无波动， 该调温区的镁熔体经输送管 输出至铸轧辊的咬入区， 直接进行铸轧操作。

电阻炉内的镁熔体达到设定温度后经输送管输 送至铸轧辊的咬入区， 该输送管优选设在靠近第三调温区 23 的底部。 并在该输送管上串设一阀 门， 该阀门用于切断或提供向外的镁熔体。

由于镁合金的塑性差， 本发明根据镁合金板的质量需求， 在管道 16 处设置晶粒细化剂入口， 以便于向镁熔体内输入晶粒细化剂， 从而提供晶 粒细化的镁合金板。 本发明申请采用 AlTiC作为镁合金的晶粒细化剂， 解 决了镁合金的塑性问题。

本发明的多段轧辊 14，在轧制区该每段轧辊的轧表工作面温度和� ��轧 镁合板温度范围为 250〜350°C，且沿着所述轧辊的轴向上其温差为 ±10°C， 其通过邻近轧制区设置的控温模块来实现， 用于对欲进入该轧制区的轧表 工作面和被轧镁合板温度调节， 使其达到设定的温度要求； 该控温模块包 括加热、 散热、 温检机构， 以用于精确调控各个位置的温度， 段数能够为 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9， 根据具体镁合金板规格而定。

本方法包括至少两感应电炉 11， 各个感应电炉 11分别经管道 16、 阀 门与电阻炉 12相连； 在连续铸轧的工作状态下， 各个感应电炉 11交替择 一与电阻炉 12相通， 此时， 相通的感应电炉 11内的镁熔体经管道流入电 阻炉，直至该感应电炉 11内的镁熔体完全流出，然后关闭与该感应电� ��相 通的阀门， 待炉体冷却后打开炉盖再一次的投入金属元素 。 当一感应电炉 内的镁熔体使用完毕关闭阀门时， 打开另一感应电炉所对应管道的阀门， 使用其内的镁熔体。 由于采用多个感应电炉不间断供应镁熔体， 从而实现 了镁熔体的连续不间断供应。 除了使用两感应电炉， 同理能够使用三感应 电炉、 四感应电炉。

本发明首先， 采用感应电炉熔化镁锭， 相较已有的电阻炉熔化， 其熔 化效率大幅度提高， 从而解决了现有的镁熔体形成效率慢的瓶颈问 题； 其 次， 采用镁熔体的温度梯度控制， 以保证进入铸轧咬入区的镁熔体温度为 690±10°C， 在该温度下， 成型镁合金板的塑性和连续性良好， 同时， 各温 度梯度之间的镁熔体经溢流相连， 避免了使用管道发生堵塞的可能性， 从 而提高了本方法的可靠性； 最后， 多段轧辊轧制， 连续、 高效成型所需规 格的镁合金板。

本发明一具体实施方式如下：

在结构上， 感应电炉、 管道、 电阻炉、 与电阻炉一体的输送管， 四者 是在密闭的并具有保护气体的条件下进行配合 金、 熔炼、 精炼、 除渣、 控 温和输送。 为了便于工作人员进行管控， 在感应电炉及电阻炉的炉顶、 炉 壁等处设有透光孔和观察窗， 并安装流量计控制通入炉内的保护气体的流 量、 压力计检测炉内的气体压力和可控硅温控表监 控炉内温度。

在工艺方法上， 根据镁熔体重量及镁合金板规格加入晶粒细化 剂

(ALTiC ) , 例如： 加入的晶粒细化剂占镁熔体的比重为 8-10 %。， 加入晶 粒细化剂以后， 能使生产的镁合金板晶粒组织更为细化， 大大提升镁合金 板的塑性。

在工艺方法上， 在金属元素（镁锭， 或镁锭及合金元素）熔化、 精炼、 除渣及控温过程中， 在感应电炉及电阻炉内通入保护气体， 即 SFe和 C0 ₂ 的混合气体， 用以在感应电炉内部上空形成一气体保护层。 该保护层可以 为 8-15 cm厚， 以隔离熔融状态的镁元素与炉内残留的氧气直 接接触，从而 大大提高生产的安全性。

在工艺方法上， 铸轧辊及 6段温轧的轧辊表面发设置有润滑剂， 用于 防止镁合金氧化燃烧， 在双轧辊表面的润滑剂由氢氧化镁 2-3 %、 垸基磺 酸钠 0. 3 %、 氟硼酸钾 1 %和蒸馏水组成的悬浮液。

本发明镁合金板的生产工艺其按步骤描述如下 ：

步骤 1 : 感应电炉内加入金属元素：

将镁锭投入感应电炉内， 再根据镁锭的重量及生产镁合金板的规格按 比例将铝、 锌、 锰、 铈、 钍、 锆、 镉等合金元素投入感应电炉内； 关闭感 应电炉的炉盖，使感应电炉内腔为密闭状态； 将保护气体充入感应电炉内， 其充入保护气体的时机可以是感应电炉加热前 ， 也可以是感应电炉内的金 属温度位于 620°C以下时， 开启保护气体的阀门以后， SFe和 C0 ₂ 的混合气 体即充入感应电炉内， 以避免熔化后处于熔融状态的镁元素与空气中 的氧 气接触， 提高生产的安全性。

待感应电炉内的金属元素熔化以后， 再经过精炼、 除渣处理， 该精炼 和除渣能够弓 I用本技术领域已有的精炼和除渣方案， 在本发明申请的说明 书不详细描述。

最后对镁熔体进行搅拌处理， 以使感应电炉的镁熔体其合金元素分布 均匀。

欲使用一感应电炉内的镁熔体时， 启动与该感应电炉相连的管道外围 控温模块， 将管道内壁的温度提升至设定高度， 以避免镁熔体遇到冷管道 发生冷凝堵塞的问题。 当管道的温度达到设定数值时， 打开阀门， 使感应 电炉内的镁熔体经过管道流入电阻炉内。

本发明申请优选采用晶粒细化剂生产镁合金板 ， 所以当打开阀门时， 亦打开晶粒细化剂的入口， 送入晶粒细化剂。

步骤 2 : 电阻炉内精确控制温度：

待镁熔体流入电阻炉内后， 其在电阻炉的第一调温区进行储存， 直至 液面达到区域分隔板的高度， 然后溢流到第二调温区， 同理， 溢流到第三 调温区。 在第一、 第二调温区， 均对应有加热电阻单元、 散热单元和搅拌 机构， 加热电阻单元用于向镁熔体提供热能， 散热单元用于吸收镁熔体的 热能， 搅拌机构用于使每个调温区内的温度均匀， 以精确调整其内镁熔体 的温度值； 本方法设置用于检测各个调温区温度信号的检 测模块、 控制各 个调温区温度范围的处理模块； 处理模块根据检测的温度信号， 判断各个 调温区内的温度补偿， 然后发送命令至加热电阻单元或散热单元， 当检测 温度相较设定温度过高时， 关闭加热电阻单元， 停止提供热能， 利用散热 单元的散热效果进行降温处理， 直至检测温度达到设定值； 当检测温度相 较设定温度过低时， 供电于加热电阻单元， 向调温区提供热能， 从而提高 镁熔体的温度， 直至检测温度达到设定值， 这样即可实现本发明申请的温 度梯度。

当位于输送管前面的调温区，其温度和容量达 到启动铸轧工艺要求时， 启动输送管外围的控温模块， 使输送管及其上的阀门达到设定的温度值， 然后打开阀门， 符合要求的镁熔体即经输送管流出。 且在第三调温区内的 液面尽量保持高度不变、 无波动， 以免影响后续铸轧效果。

在本步骤， 电阻炉内腔为密闭状态； 将保护气体充入电阻炉内， 开启 保护气体的阀门以后， SF6和 C02的混合气体即充入电阻炉内， 以避免处于 熔融状态的镁元素与空气中的氧气接触， 提高生产的安全性。

步骤 3 : 铸轧镁合金板：

与电阻炉一体化的输送管，其输送调温区的镁 熔体至铸轧机的咬入区。 为了防止铸轧辊的上下两辊表与镁熔体发生反 应或出现粘稠现象， 同时还 防止镁熔体氧化燃烧， 本发明在铸轧辊的表面喷润滑剂， 该润滑剂由氢氧 化镁 2-3 %、 垸基磺酸钠 0. 3 %、 氟硼酸钾 1 %和蒸馏水组成的悬浮液， 这 种润滑剂均匀分布在上下两轧辊的表面， 铸轧辊的上下两轧辊之间的间隙 为镁熔体的冷却段， 上下两轧辊之间间隙的垂直距离确定了轧制出 镁合金 板的厚度， 当镁熔体进入轧辊冷却段时， 上下两轧辊分别向相反的方向转 动， 这样轧辊里的冷却液不间断循环流进或流出以 降低轧辊表面的温度， 迅速将镁熔体转变为固态的镁合金板， 在上下两轧辊向相反的方向同时转 动时把已凝固的固态的镁合金板带出进入下工 序。

步骤 4: 多段轧辊轧制镁合金板

由铸轧辊轧制后的镁合金板进入 6段温轧辊时， 要求 6段温轧辊的上 下两轧辊表面温度要精确控制在 250〜350 °C之间， 且温度差为 ±10°C。 如 果双轧辊的表面温度在 250〜350 °C范围之外或者温度分布不均匀都会直 接引起轧制的镁合金板变形。 6 段温轧辊上下两轧辊之间的间隙为镁合金 板的轧制段， 上下两轧辊之间间隙的垂直距离确定了各段温 轧辊轧制出来 镁合金板的厚度， 当镁合金板进入第一段上下两轧辊轧制段时， 第一段上 下两轧辊分别向相反的方向同时转动将已经轧 制厚度在 7-8 mm之间镁合金 板带出。此已轧制成厚度在 7-8 mm之间镁合金板进入第二段上下两轧辊轧 制段时， 第二段上下两轧辊分别向相反的方向同时转动 将已经轧制厚度在 3-4 匪之间镁合金板带出， 依次进入第三， 四， 五， 六段温轧辊， 在第六 段上下两轧辊分别向相反的方向同时转动将已 经轧制成厚度在 0. 1-0. 2 mm 之间镁合金板已完成。

6段温轧辊各段镁合金板压缩比 （单位： mm) :

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明 所作的进一步详细说 明， 不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明 。 对于本发明所属技术 领域的普通技术人员来说， 在不脱离本发明构思的前提下， 还可以做出若 干简单推演或替换， 都应当视为属于本发明的保护范围。