一種短流程制造鎂合金薄板的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種短流程制造鎂合金薄板的方法，主要包括由上引法連鑄鎂合金鑄桿、連續(xù)擠壓獲得鎂合金薄板以及進(jìn)一步溫軋獲得更薄的鎂合金薄板等工序。本發(fā)明充分發(fā)揮了上引法連鑄鎂合金桿夾雜含量少、適用于小直徑桿料生產(chǎn)的特點(diǎn)，且連續(xù)擠壓獲得的鎂合金薄板組內(nèi)部潔凈、組織細(xì)小、夾雜物均勻分布，晶粒尺寸低于10μm，表面粗糙度(橫向)Ra低于0.3μm；并擴(kuò)大了后續(xù)溫軋工序的工藝窗口并提高生產(chǎn)效率，溫軋后獲得內(nèi)部潔凈、組織細(xì)小、夾雜均勻分布的高質(zhì)量鎂合金薄板。本發(fā)明方法流程短、投資低、生產(chǎn)效率高、成本低，可以實(shí)現(xiàn)鎂合金薄板的工業(yè)化生產(chǎn)。
【專利說明】一種短流程制造鎂合金薄板的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種輕金屬制備【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種短流程制造鎂合金薄板的方法，該方法能實(shí)現(xiàn)鎂合金熔體至薄板的全流程，提高材料成材率、降低流程成本，獲得的鎂合金薄板內(nèi)部潔凈、組織細(xì)小、夾雜均勻分布。

【背景技術(shù)】
[0002]與鎂合金鑄件相比，鎂合金板組織細(xì)小，無微氣孔缺陷，具有更高的強(qiáng)度、塑性和韌性，以及優(yōu)異的耐蝕性能，且性能均勻穩(wěn)定，后續(xù)機(jī)加工和表面處理效率高，可以滿足制造大型結(jié)構(gòu)件和結(jié)構(gòu)多樣化的要求，適合規(guī)模化生產(chǎn)，鎂板是鎂合金重要的發(fā)展方向。
[0003]目前，鎂板主要應(yīng)用在3C領(lǐng)域(窄幅鎂板)。鎂板在汽車領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊，但截至現(xiàn)在，汽車平均用鎂合金僅在5Kg左右，并且?guī)缀跞渴菈鸿T件，主要為變速箱、汽缸、座椅等汽車內(nèi)部構(gòu)件。從技術(shù)角度分析，制約鎂板在汽車中應(yīng)用的主要因素為:1)室溫成形性很差；2)價(jià)格過高。技術(shù)開發(fā)期待產(chǎn)業(yè)鏈(客戶端)的強(qiáng)力驅(qū)動(dòng)，然而客戶端一直在等待技術(shù)的成熟。
[0004]鎂板制造路線可以分為軋制和擠壓兩大類，細(xì)分之，軋制包括傳統(tǒng)熱軋開坯和雙輥連續(xù)鑄軋(TRC)-溫軋兩類；擠壓包括直接擠壓、擠壓開坯和擠壓展板等三類。
[0005]熱軋鎂板各向異性顯著，對成形性能不利。中國專利20100526955.2公開一種鎂合金板材的輔助軋制方法，工藝思想是沿板坯橫向或軋向通過側(cè)面預(yù)變形處理，減弱材料基面織構(gòu)，預(yù)變形量5-30%，從而實(shí)現(xiàn)單道次大變形加工，獲得均勻、細(xì)小的晶粒組織。
[0006]鎂合金熱容量小，散熱快，整個(gè)軋制過程中板材頭尾溫差較大，容易發(fā)生裂邊和表面開裂等現(xiàn)象，軋制被迫中止。為此，中國專利201110367228公開了一種工業(yè)化的四輥熱軋生產(chǎn)工藝。設(shè)計(jì)原理是，在四輥熱軋機(jī)組兩側(cè)，分別設(shè)置左熱風(fēng)加熱和左高頻加熱裝置，以及右高頻和熱風(fēng)加熱裝置，熱風(fēng)加熱裝置使鑄錠快速升溫，高頻加熱裝置使鑄錠表面和內(nèi)部均勻加熱。工藝流程如下:鑄錠首先進(jìn)行熱風(fēng)加熱、再進(jìn)行高頻加熱，對中送入四輥熱軋機(jī)進(jìn)行第一道次軋制，出帶后進(jìn)行高頻加熱、熱風(fēng)加熱，返回后送入進(jìn)行第二道軋制，以此類推進(jìn)行第三至第八道軋制，旋轉(zhuǎn)掉頭、切頭去尾。加熱溫度300-520 V，厚度300mm左右的鑄錠最終熱軋為厚度5-7mm的鎂板。
[0007]為提高鎂板組織均勻性與力學(xué)性能，中國專利200910066092公開一種低溫高速大加工量軋制鎂合金板的加工方法，在于控制軋制溫度、軋制速度(尤其是終軋溫度和速度)、每道次壓下量、各道次變形之間的間隔時(shí)間和冷卻速度，實(shí)現(xiàn)流程再造。工藝要點(diǎn)如下:1)開軋溫度350-420°C;2)軋制道次7_10 ；3)前三道次采用較小壓下率，中間道次采用較高的道次加工率控制在30-42%，終軋道次加工率16-25% ；4)軋制速度0-3m/s，在保證終軋溫度和板材不開裂的條件下盡量采用高速度；5)終軋溫度280-350°C。
[0008]中國專利200910227097也公開了類似的工藝方法，通過大變形量加工，單道次壓下量大于60 %，使鎂合金板高速度變形中的儲(chǔ)能以動(dòng)態(tài)再結(jié)晶釋放，抑制裂紋產(chǎn)生，改善鎂板的塑性變形性能。軋制過程中，軋輥不需要加熱，能耗少，適用于低合金含量、第二相少且細(xì)小彌散的鎂合金。
[0009]熱軋開坯生產(chǎn)流程工序復(fù)雜，成材率低，價(jià)格高。為提高成材率、降低成本，TRC、擠壓開坯、擠壓展板等技術(shù)發(fā)展迅速。專利W02004020126公開利用TRC技術(shù)制造鎂合金薄板的方法，工藝要點(diǎn)如下:1)熔體過熱度15-60°C ；2)鑄軋輥表面溫度低于400°C ；3)鑄軋力2-500Kg/mm ;4)鑄軋壓下率4-9% ；5)儲(chǔ)液箱預(yù)熱溫度500-655°C ；6)澆嘴預(yù)熱溫度200-400°C。日本、韓國圍繞鎂合金板TRC技術(shù)公開一系列專利，如JP2007237208、Ru2305021、KR20070067793、KR100657595B、KR100657595B、KR20060073355。
[0010]TRC技術(shù)可以直接生產(chǎn)出4-8mm的鎂板，然后經(jīng)5-7道次的溫軋(冷軋)，制造出厚度Imm以下的板材，生產(chǎn)率遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)熱軋開坯(25-30道次)。如中國專利201010255819.4，公開TRC-溫軋鎂合金板材的生產(chǎn)方法。采用TRC工藝首先獲得尺寸規(guī)格6 X 400mm的鎂合金板,然后進(jìn)行后續(xù)軋制。
[0011]以上專利均針對水平式雙輥連續(xù)鑄軋，中國專利200510057334.3公開一種垂直式雙輥連續(xù)鑄軋工藝，工藝要點(diǎn)如下:1)澆鑄前側(cè)封系統(tǒng)預(yù)熱到400-450°C，熔體溫度650-680°C，轉(zhuǎn)入中間包在熔劑作用下保溫靜置15-30min ；2)溶池高度100_350mm，鑄軋速度20-100m/min ；3)薄帶厚度1.0-3.5mm。目前，利用TRC-溫軋生產(chǎn)的鎂板接近于傳統(tǒng)軋制流程的水平。不過，TRC在設(shè)備(耗材)方面仍存在問題，長時(shí)間澆鑄困難很大。
[0012]與軋制相比，擠壓具有更強(qiáng)烈的三向壓應(yīng)力狀態(tài)，有效細(xì)化鎂合金的晶粒組織，提高材料的塑性。中國專利200910087320.4公開一種鎂合金薄板的生產(chǎn)方法。該方法利用連續(xù)鑄軋板作為原料，進(jìn)行擠壓并展平，獲得寬度450-500mm、厚度0.5-1.5mm的鎂合金薄板。不過，臥式擠壓法存在一些缺點(diǎn):1)廢料損失大，因?yàn)閿D壓壓余和縮尾占鑄錠比例較大；2)原材料需要加熱，能耗較大；3)組織和性能沿長度和斷面不均勻。
[0013]為解決組織性能均勻問題，中國專利200910133391.3公開一種鎂合金薄板的擠壓展板工藝方法。通過擠壓的方法將鎂棒擠壓成鎂管(或U型體)，然后將鎂管切開和展開，最后形成鎂板，獲得細(xì)晶鎂板，材料成形性明顯提高，顯著降低制造成本。該技術(shù)難點(diǎn)如下:1)板材厚度均勻性；2)表面擠壓痕缺陷；3)超薄板制造。
[0014]連續(xù)擠壓技術(shù)集孔型軋制變形、剪切變形、彎曲變形、擠壓變形于一體，變形過程均限制在密閉型腔中進(jìn)行，處于較強(qiáng)的三向壓應(yīng)力狀態(tài)。連續(xù)擠壓對鎂合金晶粒細(xì)化作用明顯，提高擠壓板材的塑性。
[0015]中國專利200610136873.0公開一種變形鎂合金連續(xù)擠壓方法。工藝要點(diǎn)是將圓線材坯料經(jīng)送料輪送入旋轉(zhuǎn)式連續(xù)擠壓機(jī)內(nèi)，通過調(diào)整擠壓輪面與槽封塊弧面之間的接觸長度和運(yùn)轉(zhuǎn)間隙，使變形鎂合金坯料與帶溝槽的旋轉(zhuǎn)擠壓輪之間產(chǎn)生擠壓力，和摩擦產(chǎn)生熱量，將變形鎂合金坯料以連續(xù)大剪切變形方式直接在模具中擠壓成制品。
[0016]不過，該工藝只用于生產(chǎn)鎂合金管材、型材和線材，利用連續(xù)擠壓技術(shù)生產(chǎn)鎂合金板材是典型的擴(kuò)展流動(dòng)，模具的設(shè)計(jì)遠(yuǎn)復(fù)雜于管、型和線材；另外，該工藝采用的原材料為熱臥式擠壓機(jī)熱擠壓或經(jīng)熔化爐通過水平結(jié)晶器制成直徑為10-20_的圓棒料，采用臥式熱擠壓制造的原材料，成本很高、材料收得率低；水平結(jié)晶器制造10-20_的棒材技術(shù)難度大，成材率低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]本發(fā)明的目的在于提供一種短流程制造鎂合金薄板的方法，該方法能實(shí)現(xiàn)鎂合金熔體至薄板的全流程，提高材料成材率、降低流程成本，獲得的鎂合金薄板內(nèi)部潔凈、組織細(xì)小、夾雜均勻分布。
[0018]本發(fā)明的構(gòu)思是:鎂合金熔煉、靜置后，利用上引法連鑄生產(chǎn)出鎂合金鑄桿(直徑10-30_)，經(jīng)收卷、開卷、在線磨光、清洗后獲得的鎂合金桿直接或者預(yù)熱至一定溫度后，進(jìn)入連續(xù)擠壓機(jī)制造出厚度為2-10mm的鎂合金薄板，然后溫軋得到符合規(guī)格要求的鎂合金薄板(0.5-2mm)。
[0019]本發(fā)明的短流程制造鎂合金薄板的方法，包括如下步驟:
[0020]I)鎂合金熔煉、凈化、靜置，獲得鎂合金熔液。
[0021]2)上引法鑄造:
[0022]采用水冷式上引連鑄結(jié)晶器連鑄獲得鎂合金鑄桿；其中，該結(jié)晶器采用石墨或鋼質(zhì)模具，且外部設(shè)有保護(hù)套，模具先預(yù)熱至100-30(TC后逐步放至液面下方50-150mm處，結(jié)晶器的冷卻水溫度保持在15-35°C ;鎂合金熔液過熱度為20-60°C，拉桿速率為0.2~2m/min,鑄桿直徑為10-30mm,之后收卷。
[0023]3)連續(xù)擠壓:
[0024]鎂合金鑄桿經(jīng)放線、校直、在線磨光、清洗后進(jìn)入連續(xù)擠壓機(jī)進(jìn)行連續(xù)擠壓，空冷后獲得厚度為2-10mm的鎂合金薄板；其中，連續(xù)擠壓時(shí)，擠壓機(jī)腔體預(yù)熱至300-500°C，腔體內(nèi)由進(jìn)帶口至出帶口方向依次設(shè)有擴(kuò)展模、模墊、分流模和定型模，擠壓速率為1-1Om/min，出帶口溫度控制在300-460°C。
[0025]4)將獲得的鎂合金薄板校直、平整、表面拋光、剪切成卷即可獲得成品。
[0026]上述步驟2)中，預(yù)熱后的模具逐步放至液面以下，液面下方50_150mm位置處可調(diào)；結(jié)晶器冷卻水溫可控，系統(tǒng)采用加熱和冷卻裝置，保持在25土(5-10) °C。
[0027]上述步驟2)中，收卷時(shí)，鎂合金鑄桿經(jīng)過牽引機(jī)構(gòu)、導(dǎo)輪架、雙頭撓桿機(jī)之后，收卷轉(zhuǎn)盤。
[0028]優(yōu)選地，步驟2)中，采用鋼質(zhì)模具，模具預(yù)熱至200-300°C。
[0029]優(yōu)選地，步驟2)中，結(jié)晶器冷卻水水溫保持在20_30°C。
[0030]優(yōu)選地，步驟2)中，鎂合金熔液過熱度為30_40°C，鑄桿直徑為20mm，拉桿速率為
0.5-lm/min。
[0031]上述步驟3)中，清洗后的鎂合金鑄桿在連續(xù)擠壓前還經(jīng)過預(yù)熱步驟，預(yù)熱溫度在4000C以下。預(yù)熱可采用電磁感應(yīng)爐或者電阻爐預(yù)熱至400°C以下。
[0032]上述步驟3)中，進(jìn)入連續(xù)擠壓機(jī)前，對于大寬度規(guī)格鎂合金板(寬度大于80mm)，可以不經(jīng)過預(yù)熱直接將冷料放入連續(xù)擠壓機(jī)中進(jìn)行擠壓即可。出帶口需要測溫控制，出帶口溫度控制在300-450±10°C，在線調(diào)節(jié)進(jìn)料鎂合金鑄桿的預(yù)熱溫度。
[0033]優(yōu)選地，步驟3)中，擠壓機(jī)腔體預(yù)熱至350_400°C。
[0034]優(yōu)選地，步驟3)中，擠壓速率為2_5m/min。
[0035]優(yōu)選地，步驟3)中，鎂合金板出帶口溫度為390-410°C。
[0036]進(jìn)一步的，獲得的厚度為2-10mm的鎂合金薄板還經(jīng)過溫軋步驟，溫軋時(shí)，軋輥表面預(yù)熱至150-300 °C，鎂合金板在線補(bǔ)熱，軋制溫度為150-300 °C，單道次壓下率為20-50%，獲得厚度為0.5-2mm的鎂合金薄板。
[0037]優(yōu)選地，溫軋時(shí)，軋輥表面預(yù)熱至180_220°C。
[0038]優(yōu)選地，溫軋時(shí)，軋制溫度為200_280°C。
[0039]優(yōu)選地，溫軋時(shí)，單道次壓下率為25-30%。
[0040]本發(fā)明可根據(jù)用戶需求，將連續(xù)擠壓獲得的鎂合金板或者溫軋后的鎂合金薄板經(jīng)過校直、平整、表面拋光、剪切成卷，制造出鎂合金薄板成品。
[0041]本發(fā)明經(jīng)連續(xù)擠壓獲得的鎂合金薄板內(nèi)部潔凈、組織細(xì)小、夾雜均勻分布，晶粒尺寸低于10 μ m,表面粗糙度(橫向)Ra低于0.3 μ m。
[0042]本發(fā)明的制造方法中:
[0043]鎂合金性質(zhì)活躍，容易與常規(guī)上引法連鑄結(jié)晶器(銅合金)的石墨環(huán)的粘結(jié)劑發(fā)生反應(yīng)，熔體與結(jié)晶器發(fā)生粘連而導(dǎo)致上引連鑄失敗，需要匹配合適的鑄造速度，形成動(dòng)態(tài)的拉坯過程，降低熔體與結(jié)晶器發(fā)生粘連機(jī)會(huì)；或者采用鋼質(zhì)結(jié)晶器，以及高壓氣體或者油膜起到阻礙熔體與結(jié)晶器的接觸和潤滑的作用，并且外部用保護(hù)套。
[0044]鎂合金凝固區(qū)間大、凝固潛熱小，在同等條件下，單位鎂合金凝固時(shí)間低于銅合金20%左右，鑄造工藝窗口小，容易產(chǎn)生裂紋、冷隔、偏析等鑄造缺陷，鎂合金上引連鑄工藝參數(shù)控制精度要求較高，因此，選擇模具預(yù)熱100-300°C后逐步放至液面以下，液面下方50-150mm位置處可調(diào)；結(jié)晶器冷卻水溫可控，系統(tǒng)采用加熱和冷卻裝置，保持在25±5?10。。。
[0045]與水平連鑄技術(shù)相比，上引法適合制備小直徑棒材，關(guān)鍵技術(shù)在于保證結(jié)晶器上部的有效區(qū)域內(nèi)金屬熔液能夠及時(shí)凝固，并且固-液界面在連鑄過程中不發(fā)生分離。因此，選擇鎂合金熔液過熱度20-60°C，鑄桿直徑10-30mm，拉桿速率0.2_2m/min。
[0046]夾雜物與鎂的密度接近或略大于鎂的密度，與鎂熔體難以分離，會(huì)在已凝固的金屬與熔液間形成一層薄膜，阻止固-液面的有效結(jié)合，或者在凝固后的鑄桿的橫斷面形成夾雜等，并造成上引連鑄鎂合金桿表面質(zhì)量不良，影響連續(xù)擠壓板的質(zhì)量。因此，在鎂合金桿連續(xù)擠壓前，需要在線磨光并清洗處理。
[0047]目前水平連鑄技術(shù)只能生產(chǎn)直徑50mm以上的鎂合金鑄桿，利用上引連鑄工藝，使小直徑鎂合金鑄桿的制造成為可能；另外，與擠壓法制造小直徑鎂桿工藝對比，上引法由液態(tài)鎂合金一步生產(chǎn)出桿料，減少了再加熱-擠壓工序，成本大幅降低。
[0048]鎂板的連續(xù)擠壓成形是一個(gè)擴(kuò)展成形過程，隨著擠壓產(chǎn)品寬度增大，需要金屬形成足夠的橫向流動(dòng)，在這種狀態(tài)下，金屬進(jìn)入擴(kuò)展區(qū)后，兩側(cè)受到擴(kuò)展腔壁的摩擦阻力作用，速度降低，而中間區(qū)域流動(dòng)距離短，且對應(yīng)著進(jìn)料口，金屬流動(dòng)速度明顯高于兩側(cè)，造成板材中間與邊部的流速出現(xiàn)不均現(xiàn)象，導(dǎo)致板材組織和性能不均勻。因此，擠壓寬板所要解決的關(guān)鍵問題是改善材料在腔體內(nèi)的擴(kuò)展成形和流動(dòng)的均勻性。為此，整個(gè)腔體內(nèi)設(shè)計(jì)由擴(kuò)展模、模墊、分流模和定型模等四部分組成，通過改變金屬的流動(dòng)路徑，調(diào)整橫截面的流動(dòng)阻力，使金屬流動(dòng)趨于均勻。
[0049]連續(xù)擠壓過程中，鎂合金與金屬模具劇烈摩擦，產(chǎn)生的摩擦熱使合金溫度快速上升，在出帶口設(shè)置測溫裝置，溫度過低時(shí)，鎂合金塑性低，組織不均勻且表面質(zhì)量差；溫度過高時(shí)，鎂板表面容易拉傷。選擇控制溫度為:300-450±10°C。另外，開始時(shí)摩擦熱不足以使鎂板達(dá)到設(shè)定溫度，因此需要預(yù)熱腔體，選擇預(yù)熱溫度300-500°C ;并且，整個(gè)連續(xù)擠壓過程中，腔體溫度實(shí)時(shí)檢測。
[0050]對于特定合金而言，擠壓速率是最重要的控制參數(shù)，擠壓速率過低時(shí)，摩擦熱不足，生產(chǎn)效率低；擠壓速率過大時(shí)，摩擦熱來不及散失，影響鎂板的性能和組織均勻性。因此，選擇擠壓速率為l-10m/min。
[0051]桿變成板的連續(xù)擠壓作為擴(kuò)展過程，容易造成材料沿寬度和厚度方向流動(dòng)不均勻，為此，對于寬規(guī)格鎂合金板，需要雙槽或多槽進(jìn)料。
[0052]與熱軋開坯和雙輥連續(xù)鑄軋技術(shù)相比，連續(xù)擠壓鎂板晶粒明顯細(xì)化，織構(gòu)減弱，有利于后續(xù)的溫軋工藝；另外，與傳統(tǒng)臥式擠壓技術(shù)相比，對于寬度較大的鎂合金板，連續(xù)擠壓不需要加熱原材料，成本降低30%以上。
[0053]通過連續(xù)擠壓技術(shù)，可以獲得厚度為2-10mm的鎂合金板。若需要生產(chǎn)厚度2mm以下的板材，需要利用溫軋技術(shù)。值得提及的是，由于上引鎂合金桿夾雜含量少，以及連續(xù)擠壓鎂板細(xì)晶、夾雜均勻分布的組織特點(diǎn)，溫軋工藝窗口較大，生產(chǎn)效率高，選擇軋輥表面預(yù)熱至150-300°C，鎂合金板在線補(bǔ)熱，軋制溫度為150-300°C，單道次壓下率為20-50%。這也是本發(fā)明所涉及工藝流程的優(yōu)勢之一。
[0054]本發(fā)明的短流程制造鎂合金薄板的方法，主要由上引法連鑄鎂合金桿、連續(xù)擠壓鎂合金板、溫軋薄板等前兩工序或三工序組成，充分發(fā)揮上引法連鑄鎂合金桿夾雜含量少、適用于小直徑桿料生產(chǎn)的特點(diǎn)，且連續(xù)擠壓獲得的鎂合金薄板組織細(xì)化、夾雜物均勻分布，晶粒尺寸低于10 μ m,表面粗糙度(橫向)Ra低于0.3 μ m，擴(kuò)大了后續(xù)溫軋工序的工藝窗口并提高生產(chǎn)效率，最終獲得內(nèi)部潔凈、組織細(xì)小、夾雜均勻分布的高質(zhì)量鎂合金薄板。本發(fā)明方法流程短、投資低、生產(chǎn)效率高、成本低，可以實(shí)現(xiàn)鎂合金薄板的工業(yè)化生產(chǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0055]圖1為本發(fā)明短流程鎂合金薄板的制造工藝流程示意圖。
[0056]圖2為本發(fā)明實(shí)施例1的連續(xù)擠壓獲得的鎂合金板宏觀照片。
[0057]圖3為本發(fā)明實(shí)施例1的連續(xù)擠壓獲得的鎂合金板顯微組織圖片。
[0058]圖4為本發(fā)明實(shí)施例2的連續(xù)擠壓獲得的鎂合金板經(jīng)溫軋后的顯微組織圖片。

【具體實(shí)施方式】
[0059]下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0060]本發(fā)明采用的短流程鎂合金薄板的制造工藝，如圖1所示，熔煉爐I中的鎂合金熔液經(jīng)過水冷式上引連鑄結(jié)晶器2，制造出鎂合金鑄桿3，收卷機(jī)4轉(zhuǎn)盤；鎂合金桿經(jīng)開卷機(jī)5放線后，校直輥6校直、磨光機(jī)7在線磨光、清洗槽8清洗、電磁感應(yīng)爐或者電阻爐9預(yù)熱進(jìn)入連續(xù)擠壓機(jī)腔體10，制造出鎂合金薄板11。
[0061]實(shí)施例1:
[0062]AZ31鎂合金熔煉、凈化、靜置；采用水冷式上引連鑄結(jié)晶器，石墨或鋼質(zhì)模具，夕卜部有保護(hù)套，模具預(yù)熱200°C后逐步放至液面以下，液面下方10mm位置處可調(diào)；結(jié)晶器冷卻水溫可控，系統(tǒng)采用加熱和冷卻裝置，保持在25±5°C ;鎂合金過熱度30°C，鑄桿直徑1mm,拉桿速率1.2m/min ;鎂合金桿經(jīng)過牽引機(jī)構(gòu)、導(dǎo)輪架、雙頭撓桿機(jī)之后,收卷轉(zhuǎn)盤；鎂合金桿經(jīng)放線、校直、在線磨光、清洗、電磁感應(yīng)電阻爐預(yù)熱350°C后進(jìn)入連續(xù)擠壓機(jī)，單槽進(jìn)料，擠壓機(jī)腔體預(yù)熱450°C ;擠壓速率5.5m/min,出帶口溫度控制在320±10°C，空冷。制造出的連續(xù)擠壓鎂合金薄板(寬度30_、厚度2_)宏觀照片如圖2所示；顯微組織如圖3所示。
[0063]由圖2可知,該2mm厚度的鎂合金薄板的宏觀質(zhì)量良好,表面粗糙度(橫向)Ra低于 0.3 μ m。
[0064]由圖3可知,該2mm厚度的鎂合金薄板,鎂合金晶粒細(xì)化，晶粒尺寸低于10 μ m。
[0065]實(shí)施例2:
[0066]AZ31鎂合金熔煉、凈化、靜置；采用水冷式上引連鑄結(jié)晶器，石墨或鋼質(zhì)模具，夕卜部有保護(hù)套，模具預(yù)熱220°C后逐步放至液面以下，液面下方80_位置處可調(diào)；結(jié)晶器冷卻水溫可控，系統(tǒng)采用加熱和冷卻裝置，保持在25±5°C ;鎂合金過熱度30°C，鑄桿直徑20mm，拉桿速率1.0m/min ;鎂合金桿經(jīng)過牽引機(jī)構(gòu)、導(dǎo)輪架、雙頭撓桿機(jī)之后，收卷轉(zhuǎn)盤；鎂合金桿經(jīng)放線、校直、在線磨光、清洗、電磁感應(yīng)電阻爐預(yù)熱300°C后進(jìn)入連續(xù)擠壓機(jī)，單槽進(jìn)料，擠壓機(jī)腔體預(yù)熱400°C ;擠壓速率5.5m/min,出帶口溫度控制在360± 10°C，空冷，制造出寬度80mm、厚度1mm的連續(xù)擠壓鎂合金薄板。
[0067]經(jīng)檢測，該1mm厚度的鎂合金薄板的宏觀質(zhì)量良好,表面粗糙度(橫向)Ra低于
0.3 μ m ;鎂合金晶粒細(xì)化，晶粒尺寸低于10 μ m。
[0068]實(shí)施例3:
[0069]AZ31鎂合金熔煉、凈化、靜置；采用水冷式上引連鑄結(jié)晶器，石墨或鋼質(zhì)模具，夕卜部有保護(hù)套，模具預(yù)熱180°C后逐步放至液面以下，液面下方10mm位置處可調(diào)；結(jié)晶器冷卻水溫可控，系統(tǒng)采用加熱和冷卻裝置，保持在25±5°C ;鎂合金過熱度30°C，鑄桿直徑20mm,拉桿速率0.8m/min ;鎂合金桿經(jīng)過牽引機(jī)構(gòu)、導(dǎo)輪架、雙頭撓桿機(jī)之后,收卷轉(zhuǎn)盤；鎂合金桿經(jīng)放線、校直、在線磨光、清洗、電磁感應(yīng)電阻爐預(yù)熱300°C后進(jìn)入連續(xù)擠壓機(jī)，單槽進(jìn)料，擠壓機(jī)腔體預(yù)熱400°C ;擠壓速率4.0m/min,出帶口溫度控制在380± 10°C，空冷，制造出寬度160_、厚度8_的連續(xù)擠壓鎂合金薄板。
[0070]經(jīng)檢測，該8mm厚度的鎂合金薄板的宏觀質(zhì)量良好，表面粗糙度(橫向)Ra低于
0.3 μ m ;鎂合金晶粒細(xì)化，晶粒尺寸低于10 μ m。
[0071]實(shí)施例4:
[0072]AZ31鎂合金熔煉、凈化、靜置；采用水冷式上引連鑄結(jié)晶器，石墨或鋼質(zhì)模具，夕卜部有保護(hù)套，模具預(yù)熱180°C后逐步放至液面以下，液面下方10mm位置處可調(diào)；結(jié)晶器冷卻水溫可控，系統(tǒng)采用加熱和冷卻裝置，保持在25±5°C ;鎂合金過熱度30°C，鑄桿直徑20mm,拉桿速率0.8m/min ;鎂合金桿經(jīng)過牽引機(jī)構(gòu)、導(dǎo)輪架、雙頭撓桿機(jī)之后，收卷轉(zhuǎn)盤；鎂合金桿經(jīng)放線、校直、在線磨光、清洗、直接進(jìn)入連續(xù)擠壓機(jī)，單槽進(jìn)料，擠壓機(jī)腔體預(yù)熱3500C ;擠壓速率4.0m/min,出帶口溫度控制在400± 10°C，水冷，制造出寬度160mm、厚度8mm的連續(xù)擠壓鎂合金薄板。
[0073]經(jīng)檢測，該8mm厚度的鎂合金薄板的宏觀質(zhì)量良好，表面粗糙度(橫向)Ra低于
0.3 μ m ;鎂合金晶粒細(xì)化，晶粒尺寸低于10 μ m。
[0074]實(shí)施例5:
[0075]AZ31鎂合金熔煉、凈化、靜置；采用水冷式上引連鑄結(jié)晶器，石墨或鋼質(zhì)模具，夕卜部有保護(hù)套，模具預(yù)熱180°C后逐步放至液面以下，液面下方10mm位置處可調(diào)；結(jié)晶器冷卻水溫可控，系統(tǒng)采用加熱和冷卻裝置，保持在25±5°C ;鎂合金過熱度30°C，鑄桿直徑20mm,拉桿速率0.8m/min ;鎂合金桿經(jīng)過牽引機(jī)構(gòu)、導(dǎo)輪架、雙頭撓桿機(jī)之后，收卷轉(zhuǎn)盤；鎂合金桿經(jīng)放線、校直、在線磨光、清洗、直接進(jìn)入連續(xù)擠壓機(jī)，單槽進(jìn)料，擠壓機(jī)腔體預(yù)熱3500C ;擠壓速率4.0m/min,出帶口溫度控制在400± 10°C，水冷，制造出寬度160mm、厚度8mm的連續(xù)擠壓鎂合金板；軋輥表面預(yù)熱180°C，鎂板在線補(bǔ)熱，軋制溫度220°C，單道次壓下率30%，制造出厚度2_的鎂合金薄板，顯微組織如圖4所示。
[0076]由圖4可知,該1.85mm厚度的鎂合金薄板,鎂合金晶粒尺寸低于20 μ m ;
[0077]經(jīng)檢測，該鎂合金薄板的宏觀質(zhì)量良好，表面粗糙度(橫向)Ra低于0.3 μ m。
[0078]實(shí)施例6:
[0079]AZ31鎂合金熔煉、凈化、靜置；采用水冷式上引連鑄結(jié)晶器，石墨或鋼質(zhì)模具，夕卜部有保護(hù)套，模具預(yù)熱180°C后逐步放至液面以下，液面下方10mm位置處可調(diào)；結(jié)晶器冷卻水溫可控，系統(tǒng)采用加熱和冷卻裝置，保持在25±5°C ;鎂合金過熱度30°C，鑄桿直徑20mm,拉桿速率0.8m/min ;鎂合金桿經(jīng)過牽引機(jī)構(gòu)、導(dǎo)輪架、雙頭撓桿機(jī)之后，收卷轉(zhuǎn)盤；鎂合金桿經(jīng)放線、校直、在線磨光、清洗、直接進(jìn)入連續(xù)擠壓機(jī)，雙槽進(jìn)料，擠壓機(jī)腔體預(yù)熱350 V ;擠壓速率4.0m/min,出帶口溫度控制在400± 10°C，水冷，制造出寬度160mm、厚度8mm的連續(xù)擠壓鎂合金板；軋輥表面預(yù)熱180°C，鎂板在線補(bǔ)熱，軋制溫度200°C，單道次壓下率25%,制造出厚度Imm的鎂合金薄板。
[0080]經(jīng)檢測，該Imm厚度的鎂合金薄板，鎂合金晶粒細(xì)化，晶粒尺寸低于20 μ m,該鎂合金薄板的宏觀質(zhì)量良好，表面粗糙度(橫向)Ra低于0.3 μ m。
[0081]實(shí)施例7:
[0082]AZ31鎂合金熔煉、凈化、靜置；采用水冷式上引連鑄結(jié)晶器，石墨或鋼質(zhì)模具，夕卜部有保護(hù)套，模具預(yù)熱180°C后逐步放至液面以下，液面下方10mm位置處可調(diào)；結(jié)晶器冷卻水溫可控，系統(tǒng)采用加熱和冷卻裝置，保持在25±5°C ;鎂合金過熱度30°C，鑄桿直徑20mm,拉桿速率0.8m/min ;鎂合金桿經(jīng)過牽引機(jī)構(gòu)、導(dǎo)輪架、雙頭撓桿機(jī)之后，收卷轉(zhuǎn)盤；鎂合金桿經(jīng)放線、校直、在線磨光、清洗、直接進(jìn)入連續(xù)擠壓機(jī)，雙槽進(jìn)料，擠壓機(jī)腔體預(yù)熱3500C ;擠壓速率5.0m/min,出帶口溫度控制在400±10°C，水冷，制造出寬度350mm、厚度8mm的連續(xù)擠壓鎂合金板；軋輥表面預(yù)熱180°C，鎂板在線補(bǔ)熱，軋制溫度200°C，采用不等道次壓下率軋制，分別為50% -50% -25% -25%，制造出厚度Imm的鎂合金薄板。
[0083]經(jīng)檢測，該Imm厚度的鎂合金薄板，鎂合金晶粒細(xì)化，晶粒尺寸低于20 μ m,該鎂合金薄板的宏觀質(zhì)量良好，表面粗糙度(橫向)Ra低于0.3 μ m。
[0084]實(shí)施例8:
[0085]AZ31鎂合金熔煉、凈化、靜置；采用水冷式上引連鑄結(jié)晶器，石墨或鋼質(zhì)模具，夕卜部有保護(hù)套，模具預(yù)熱180°C后逐步放至液面以下，液面下方10mm位置處可調(diào)；結(jié)晶器冷卻水溫可控，系統(tǒng)采用加熱和冷卻裝置，保持在25±5°C ;鎂合金過熱度30°C，鑄桿直徑30mm,拉桿速率0.6m/min ;鎂合金桿經(jīng)過牽引機(jī)構(gòu)、導(dǎo)輪架、雙頭撓桿機(jī)之后，收卷轉(zhuǎn)盤；鎂合金桿經(jīng)放線、校直、在線磨光、清洗、直接進(jìn)入連續(xù)擠壓機(jī)，雙槽進(jìn)料，擠壓機(jī)腔體預(yù)熱3500C ;擠壓速率3.0m/min,出帶口溫度控制在400±10°C，水冷，制造出寬度400mm、厚度8mm的連續(xù)擠壓鎂合金板；軋輥表面預(yù)熱180°C，鎂板在線補(bǔ)熱，軋制溫度200°C，采用不等道次壓下率軋制，分別為50% -50% -50% -25% -25%，制造出厚度0.5mm的鎂合金薄板。
[0086]經(jīng)檢測，該0.5mm厚度的鎂合金薄板，鎂合金晶粒細(xì)化，晶粒尺寸低于20 μ m,該鎂合金薄板的宏觀質(zhì)量良好，表面粗糙度(橫向)Ra低于0.3 μ m。
[0087]實(shí)施例9:
[0088]AZ31鎂合金熔煉、凈化、靜置；采用水冷式上引連鑄結(jié)晶器，石墨或鋼質(zhì)模具，夕卜部有保護(hù)套，模具預(yù)熱300°C后逐步放至液面以下，液面下方130mm位置處可調(diào)；結(jié)晶器冷卻水溫可控，系統(tǒng)采用加熱和冷卻裝置，保持在20-30°C ;鎂合金過熱度40°C，鑄桿直徑30mm,拉桿速率0.7m/min ;鎂合金桿經(jīng)過牽引機(jī)構(gòu)、導(dǎo)輪架、雙頭撓桿機(jī)之后，收卷轉(zhuǎn)盤；鎂合金桿經(jīng)放線、校直、在線磨光、清洗、直接進(jìn)入連續(xù)擠壓機(jī)，雙槽進(jìn)料，擠壓機(jī)腔體預(yù)熱3500C ;擠壓速率2.0m/min,出帶口溫度控制在390_410°C，水冷，制造出寬度400mm、厚度8mm的連續(xù)擠壓鎂合金板；軋輥表面預(yù)熱220°C，鎂板在線補(bǔ)熱，軋制溫度180°C，采用不等道次壓下率軋制，分別為50% -50% -50% -25% -25%，制造出厚度0.5mm的鎂合金薄板。
[0089]經(jīng)檢測，該0.5mm厚度的鎂合金薄板，鎂合金晶粒細(xì)化，晶粒尺寸低于20 μ m,該鎂合金薄板的宏觀質(zhì)量良好，表面粗糙度(橫向)Ra低于0.3 μ m。
【權(quán)利要求】
1.一種短流程制造鎂合金薄板的方法，包括如下步驟: 1)鎂合金熔煉、凈化、靜置，獲得鎂合金熔液； 2)上引法鑄造: 采用水冷式上引連鑄結(jié)晶器連鑄獲得鎂合金鑄桿；其中，該結(jié)晶器采用石墨或鋼質(zhì)模具，且外部設(shè)有保護(hù)套，模具先預(yù)熱至100-30(TC后逐步放至液面下方50-150mm處，結(jié)晶器的冷卻水溫度保持在15-35°C ;鎂合金熔液過熱度為20-60°C，拉桿速率為0.2_2m/min，鑄桿直徑為10_30mm ； 3)連續(xù)擠壓: 鎂合金鑄桿經(jīng)收卷、放線、校直、在線磨光、清洗后進(jìn)入連續(xù)擠壓機(jī)進(jìn)行連續(xù)擠壓，空冷后獲得厚度為2-10mm的鎂合金薄板；其中，連續(xù)擠壓時(shí)，擠壓機(jī)腔體預(yù)熱至300-500°C，腔體內(nèi)由進(jìn)帶口至出帶口方向依次設(shè)有擴(kuò)展模、模墊、分流模和定型模，擠壓速率為1-1Om/min,出帶口溫度控制在300-460°C ； 4)將獲得的鎂合金薄板校直、平整、表面拋光、剪切成卷即可獲得成品。
2.如權(quán)利要求1所述的短流程制造鎂合金薄板的方法，其特征在于，步驟3)中，清洗后的鎂合金鑄桿在連續(xù)擠壓前還經(jīng)過預(yù)熱步驟，預(yù)熱溫度在400°C以下。
3.如權(quán)利要求1所述的短流程制造鎂合金薄板的方法，其特征在于，步驟2)中，采用鋼質(zhì)模具，模具預(yù)熱至200-300°C。
4.如權(quán)利要求1所述的短流程制造鎂合金薄板的方法，其特征在于，步驟2)中，結(jié)晶器冷卻水水溫保持在20-30°C。
5.如權(quán)利要求1所述的短流程制造鎂合金薄板的方法，其特征在于，步驟2)中，鎂合金熔液過熱度為30-40°C，鑄桿直徑為20mm，拉桿速率為0.5-lm/min。
6.如權(quán)利要求1所述的短流程制造鎂合金薄板的方法，其特征在于，步驟3)中，擠壓機(jī)腔體預(yù)熱至350-400°C。
7.如權(quán)利要求1所述的短流程制造鎂合金薄板的方法，其特征在于，步驟3)中，擠壓速率為 2_5m/min。
8.如權(quán)利要求1所述的短流程制造鎂合金薄板的方法，其特征在于，步驟3)中，鎂合金板出帶口溫度為390-410°C。
9.如權(quán)利要求1-8任一所述的短流程制造鎂合金薄板的方法，其特征在于，獲得的厚度為2-10mm的鎂合金薄板還經(jīng)過溫軋步驟，溫軋時(shí)，軋輥表面預(yù)熱至150-300°C，鎂合金板在線補(bǔ)熱，軋制溫度為150-300°C，單道次壓下率為20-50%，獲得厚度為0.5_2mm的鎂合金薄板。
10.如權(quán)利要求9所述的短流程制造鎂合金薄板的方法，其特征在于，溫軋時(shí)，軋輥表面預(yù)熱至180-220°C。
11.如權(quán)利要求9所述的短流程制造鎂合金薄板的方法，其特征在于，溫軋時(shí)，軋制溫度為 200-280°C。
12.如權(quán)利要求9所述的短流程制造鎂合金薄板的方法，其特征在于，溫軋時(shí)，單道次壓下率為25-30%。
【文檔編號】B21B37/00GK104138924SQ201310163322
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2013年5月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月7日
【發(fā)明者】梁高飛, 張永杰, 高加強(qiáng), 王國棟, 宓小川, 楊旗 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司