一种降低zk61m含锆镁合金铸锭锆化合物偏析的制备方法
【专利摘要】一种降低ZK61M含锆镁合金铸锭锆化合物偏析的制备方法，涉及一种含锆镁合金铸锭锆制备方法。本发明为了解决现有ZK61M含锆镁合金铸锭在铸造过程中产生大量Zr化合物偏析的问题。本发明方法：一、称料；二、利用煽化装置进行加料及熔炼；三、氩气精炼；四、搅拌精炼；五、喷粉精炼；六、铸造。本发明制备方法可获得低化合物偏析的含锆镁合金铸锭ZK61M，制备的含锆镁合金铸锭ZK61M直径为92mm～485mm，外观完整且无明显缺陷，熔体杂质含量少，可有效降低镁合金铸锭Zr化合物偏析。本发明适用于ZK61M含锆镁合金铸锭的制备。
【专利说明】
-种降低ZK61Μ含错镇合金铸锭错化合物偏析的制备方法
技术领域
[0001] 本发明设及一种降低ΖΚ61Μ含错儀合金铸锭错化合物偏析的制备方法。
【背景技术】
[0002] ΖΚ61Μ属Mg-Zn-Zr系，是可热处理强化的高强度变形儀合金，它的强度高，综合性 能好，切削性能优良，抗蚀，适于在热挤压后人工时效状态下使用，主要用于制造飞机的机 身长巧及操纵系统的摇臂、支座等工作溫度不超过150°C的受力构件，是国内外广泛用于宇 航的结构材料，主要用于挤压制品及模锻件。该合金中加入Zr主要是为了细化晶粒，提高再 结晶溫度，能使合金的强度性能和综合性能指标明显提升，但同时由于高烙点难烙金属Zr 的加入，在铸造时易形成Zr化合物偏析，通常Zr化合物偏析缺陷产品，在大规格ZK61M儀合 金铸锭上所占比重能够达到30%-40%，运种化合物在铸锭的低倍和断口上呈集中分布的 突出褐色块状物，显微组织呈白灰色破碎块状聚集物，显著降低铸锭及其制品室溫下塑性、 疲劳和腐蚀性能，严重影响其在航空、航天领域的应用，因此如何通过方法和措施降低 ZK61M合金错化合物偏析至关重要，本发明主要从装炉、烙炼、精炼、铸造操作等方面采取了 方法和措施，重点从溫度要求、时间要求、烙剂的选择和加入方式及中间合金烙化方式等方 面进行创新和突破，最大限度的减少了偏析、化合物等缺陷的产生，提高了铸锭质量。
【发明内容】
[0003] 本发明为了解决现有ZK61M含错儀合金铸锭在铸造过程中产生大量化化合物偏析 的问题，而提供一种降低化合物偏析的ZK61M含错儀合金铸锭的制取方法。
[0004] 本发明一种降低ZK61M含错儀合金铸锭错化合物偏析的制备方法是按W下步骤完 成的：
[0005] 一、称料：按各元素质量百分比为Zn:5.1 %~5.5%、Zr:0.45%~0.55%和余量 Mg，分别称取锋锭、儀错中间合金和儀锭作为原料；
[0006] 二、加料及烙炼
[0007] 首先在烙炼炉底部均匀平铺一层2#烙剂，将步骤一砰取的儀锭加入到烙炼炉内并 在儀锭上表面均匀覆盖2#烙剂，加热烙炼炉至儀锭变为儀烙体，将步骤一砰取的锋锭和儀 错中间合金放入煽化装置中，将煽化装置吊入原料加热炉中进行预热，当烙炼炉内儀烙体 溫度达到76(TC~77(TC时，用天车将煽化装置从原料加热炉中转移至烙炼炉上方，然后下 降煽化装置至锋锭和儀错中间合金没入儀烙体中，使用2#烙剂均匀覆盖儀烙体上表面，W 天车吊钩为轴在45°角范围内水平转动煽化装置至锋锭和儀错中间合金完全烙化，得到混 合烙体;所述烙炼炉为干锅烙炼炉;其中，向煽化装置中加料前，先要对煽化装置器和铁链 进行检查，确认无开焊、无破损和无严重变形;煽化装置下降过程中不可下降过快和晃动， 锋锭和儀错中间合金完全烙化后将煽化装置器平稳吊出，表面清理干净，W备下次使用； [000引所述的煽化装置为圆柱形金属笼;所述圆柱形金属笼的上表面开口，下表面为横 向平行排列的金属条，侧面为竖向平行排列的金属条，侧面上部设置有吊装钩；
[0009] 所述在烙炼炉底部均匀平铺的2#烙剂的质量与步骤一砰取的原料的总质量比为 (0.005~0.01):1;所述在儀锭上表面均匀覆盖的2#烙剂的质量与步骤一砰取的原料的总 质量比为(0.001~0.005):1;所述均匀覆盖儀烙体上表面所用的2#烙剂的质量与步骤一砰 取的原料的总质量比为(0.001~0.005): 1;所述2#烙剂按质量分数由46%的MgCl2、8%的 BaCl2、40%的KC巧日余量的化Cl2组成;所述将煽化装置吊入原料加热炉中进行预热的时间 为60min，溫度为150~200°C ;
[0010] S、氣气精炼
[0011] 步骤二完成后将混合烙体升溫至755°C~765°C，进行氣气精炼5min~lOmin;氣气 精炼完成后，将混合烙体静置升溫5min~1 Omin，待混合烙体溫度达到760°C~780°C后，从 混合烙体中部取样送炉前分析;所述氣气精炼的具体步骤为：
[0012] 将精炼管放在工具加热炉中或静置炉炉台上进行预热不少于60min，预热溫度为 150~20(TC，打开氣气瓶控制阀口，将预热好的精炼管下端从混合烙体上方插入儀合金烙 体中开始氣气精炼;所述氣气精炼时控制氣气压力至混合烙体表面产生高度为25~35mm的 气泡并且混合烙体表面无波纹;其中在精炼过程中，遇有烙体燃烧情况时，及时撒5#烙剂覆 盖灭火;所述5#烙剂按质量分数由90%的2#烙剂和10%的化F2组成;其中氣气精炼结束时， 先调小氣气压力，将精炼管从混合烙体中拿出后关闭氣气瓶控制阀口，然后将精炼管表面 清理干净，摆放到指定地点，W备下次使用；
[OOU]四、揽拌精炼
[0014] 步骤Ξ完成后，在混合烙体溫度为755°C~765°C时加入5#烙剂并揽拌均匀，然后 揽拌精炼5min~lOmin，得到精炼含错儀合金烙体;所述加入的5#烙剂的质量与步骤一砰取 的原料的总质量比为(0.009~0.016) :1;
[0015] 所述揽拌精炼的具体步骤为：
[0016] 将揽拌工具放在工具加热炉中或静置炉炉台上进行预热不少于60min，预热溫度 为150~200°C，将预热好的揽拌工具放入混合烙体中距烙炼炉底四分之一处，由下向上均 匀揽动混合烙体，揽动同时撒入5#烙剂;所述揽动同时撒入5#烙剂的质量为每吨混合烙体4 千克;其中揽动时幅度不能过大，不要泛起锅底的沉渣，不能引起烙体的飞瓣，在揽动过程 中，应不断变换位置，W确保烙体能被充分完全揽拌；
[0017]五、喷粉精炼
[0018] 揽拌精炼完成后当烙炼炉内混合烙体在溫度为755Γ~765Γ的时进行氣气喷粉 精炼，结束后lOmin后取样送炉前分析，最后保持烙炼炉内混合烙体在755 °C~765 °C溫度下 静置lOOmin;所述氣气喷粉精炼的具体步骤为：
[0019] 首先将喷粉机和精炼管前端放在工具加热炉中或静置炉炉台上进行预热不少于 60min，预热溫度为150~200°C，将干燥的5#烙剂装入喷粉机中，用胶管连接喷粉机、氣气瓶 和精炼管，打开氣气瓶控制阀口，将预热好的精炼管前端由下向上插入混合烙体中并进行 喷粉，喷粉时控制氣气压力至混合烙体表面产生高度为25~35mm的气泡并且烙体表面无波 纹;喷粉完成后，将精炼管停留在距烙体表面1500mm高度处空喷氣气3min;所述装入喷粉机 中的干燥的5#烙剂的质量为每吨混合烙体4千克;其中在喷粉精炼过程中，遇有烙体燃烧情 况时，及时撒5#烙剂覆盖灭火，氣气喷粉精炼结束时，先调小氣气压力，将精炼管从儀烙体 中拿出后关闭氣气瓶控制阀口，然后将喷粉机内、连接管内、精炼管表面清理干净，摆放到 指定地点，w备下次使用；
[0020] 六、铸造
[0021] 将步骤五得到的静止后的混合烙体在铸造溫度为720°C~730°C，铸造速度为 35mm/min~40mm/min，冷却水强度为0.04MPa~0.06MPa的条件下进行铸造，得到含错锋儀 合金铸锭ZK61M。
[0022] 本发明具备W下有益效果：
[0023] 一、本发明制备方法可获得低化合物偏析的含错儀合金铸锭ZK61M，制备的含错儀 合金铸锭ZK61M直径为92mm~485mm，外观完整且无明显缺陷，烙体杂质含量少；
[0024] 二、本发明使用2#烙剂作为覆盖剂可W消除高锋儀合金铸锭ZK61M在铸造中易产 生的夹渣缺陷；
[0025] Ξ、本发明采取煽化方式加入锋锭和儀错中间合金，可W解决因错的密度比儀大 沉绛过快且烙点高导致的揽拌不均匀，进而易产生错化合物偏析的问题，采用煽化方式加 入儀错中间合金，儀错中间合金是一次性集中烙化并且是在儀烙体上部进行，增加了儀错 充分接触时间，因而可W最大限度的减少偏析、化合物等缺陷的产生，提高铸锭质量，创造 经济效益;现有的儀错中间合金是随儀锭一起加入，导致错的整个加热烙化时间长达化~ 6h，势必造成错被大量烧损，降低了错的实收率，而使用煽化方式加入儀错中间合金，儀错 中间合金是在儀锭等全部烙化到溫后，一次性集中烙化，并且煽化方式烙化是在儀烙体上 部进行，且烙化时间较短，仅为1.5min~2.5min，因此可W有效减轻错烧损，提高错的实收 率。
[0026] 四、现有的ZK61M精炼时，氣气喷吹和精炼烙剂粉的加入是分开操作，精炼剂是由 人工撒入烙体表面，精炼剂与烙体不能完全充分接触，导致精炼除渣效果不好，易产生烙 剂、夹渣、化合物等质量缺陷，本发明采取了氣气喷5#烙剂粉方式精炼，将两个分开的操作 结合起来，采用通过氣气将烙剂粉喷入到烙体内部，可W在烙体不同部位进行有效喷烙剂 粉操作，在氣气的压力作用下，烙剂粉与烙体充分完全接触，有效提高精炼效果，同时还可 起到充分揽拌作用，减少Zr化合物形成和聚集长大倾向，可有效降低儀合金铸锭Zr化合物 偏析。
【附图说明】
[0027] 图1为本发明煽化装置示意图，其中1为吊装钩，2为横向平行排列的金属条，3为竖 向平行排列的金属条；
[0028] 图2是实施例1制备的铸锭的200倍显微照片。
【具体实施方式】：
[0029] 本发明技术方案不局限于W下所列举【具体实施方式】，还包括各【具体实施方式】间的 任意合理组合。
【具体实施方式】 [0030] 一:本实施方式一种降低ZK61M含错儀合金铸锭错化合物偏析的制 备方法按W下步骤进行：
[0031] 一、称料：按各元素质量百分比为Zn:5.1 %~5.5%、Zr:0.45%~0.55%和余量 Mg，分别称取锋锭、儀错中间合金和儀锭作为原料；
[0032] 二、加料及烙炼
[0033] 首先在烙炼炉底部均匀平铺一层2#烙剂，将步骤一砰取的儀锭加入到烙炼炉内并 在儀锭上表面均匀覆盖2#烙剂，加热烙炼炉至儀锭变为儀烙体，将步骤一砰取的锋锭和儀 错中间合金放入煽化装置中，将煽化装置吊入原料加热炉中进行预热，当烙炼炉内儀烙体 溫度达到76(TC~77(TC时，用天车将煽化装置从原料加热炉中转移至烙炼炉上方，然后下 降煽化装置至锋锭和儀错中间合金没入儀烙体中，使用2#烙剂均匀覆盖儀烙体上表面，W 天车吊钩为轴在45°角范围内水平转动煽化装置至锋锭和儀错中间合金完全烙化，得到混 合烙体；
[0034] 所述2#烙剂按质量分数由46%的MgCl2、8%的BaCl2、40%的KC1和余量的CaCb组 成;所述的煽化装置为圆柱形金属笼；
[0035] Ξ、氣气精炼
[0036] 步骤二完成后将混合烙体升溫至755°C~765°C，进行氣气精炼5min~lOmin;氣气 精炼完成后，将混合烙体静置升溫5min~1 Omin，待混合烙体溫度达到760°C~780°C后，从 混合烙体中部取样送炉前分析；
[0037] 所述氣气精炼的具体步骤为：
[0038] 将精炼管放在工具加热炉中或静置炉炉台上进行预热不少于60min，预热溫度为 150~20(TC，打开氣气瓶控制阀口，将预热好的精炼管下端从混合烙体上方插入儀合金烙 体中开始氣气精炼;所述氣气精炼时控制氣气压力至混合烙体表面产生高度为25~35mm的 气泡并且混合烙体表面无波纹；
[0039] 所述5#烙剂按质量分数由90 %的2#烙剂和10 %的CaF2组成；
[0040] 四、揽拌精炼
[0041 ]步骤Ξ完成后，在混合烙体溫度为755°C~765°C时加入5#烙剂并揽拌均匀，然后 揽拌精炼5min~lOmin，得到精炼含错儀合金烙体；
[0042] 所述揽拌精炼的具体步骤为：
[0043] 将揽拌工具放在工具加热炉中或静置炉炉台上进行预热不少于60min，预热溫度 为150~200°C，将预热好的揽拌工具放入混合烙体中距烙炼炉底四分之一处，由下向上均 匀揽动混合烙体，揽动同时撒入5#烙剂；
[0044] 五、喷粉精炼
[0045] 揽拌精炼完成后当烙炼炉内混合烙体在溫度为755Γ~765Γ的时进行氣气喷粉 精炼，结束后lOmin后取样送炉前分析，最后保持烙炼炉内混合烙体在755 °C~765 °C溫度下 静置lOOmin;所述氣气喷粉精炼的具体步骤为：
[0046] 首先将喷粉机和精炼管前端放在工具加热炉中或静置炉炉台上进行预热不少于 60min，预热溫度为150~200°C，将干燥的5#烙剂装入喷粉机中，用胶管连接喷粉机、氣气瓶 和精炼管，打开氣气瓶控制阀口，将预热好的精炼管前端由下向上插入混合烙体中并进行 喷粉，喷粉时控制氣气压力至混合烙体表面产生高度为25~35mm的气泡并且烙体表面无波 纹;喷粉完成后，将精炼管停留在距烙体表面1500mm高度处空喷氣气3min;
[0047] 六、铸造
[004引将步骤五得到的静止后的混合烙体在铸造溫度为720°C~730°C，铸造速度为 35mm/min~40mm/min，冷却水强度为0.04MPa~0.06MPa的条件下进行铸造，得到含错锋儀 合金铸锭ZK61M。
[0049] 本实施方式具备W下有益效果：
[0050] 一、本实施方式制备方法可获得低化合物偏析的含错儀合金铸锭ZK61M，制备的含 错儀合金铸锭ZK61M直径为92mm~485mm，外观完整且无明显缺陷，烙体杂质含量少；
[0051 ]二、本实施方式使用2#烙剂作为覆盖剂可W消除高锋儀合金铸锭ZK61M在铸造中 易产生的夹渣缺陷；
[0052] Ξ、本实施方式采取煽化方式加入锋锭和儀错中间合金，可W解决因错的密度比 儀大沉绛过快且烙点高导致的揽拌不均匀，进而易产生错化合物偏析的问题，采用煽化方 式加入儀错中间合金，儀错中间合金是一次性集中烙化并且是在儀烙体上部进行，增加了 儀错充分接触时间，因而可W最大限度的减少偏析、化合物等缺陷的产生，提高铸锭质量， 创造经济效益;现有的儀错中间合金是随儀锭一起加入，导致错的整个加热烙化时间长达 化~化，势必造成错被大量烧损，降低了错的实收率，而使用煽化方式加入儀错中间合金， 儀错中间合金是在儀锭等全部烙化到溫后，一次性集中烙化，并且煽化方式烙化是在儀烙 体上部进行，且烙化时间较短，仅为1.5min~2.5min，因此可W有效减轻错烧损，提高错的 实收率。
[0053] 四、现有的ZK61M精炼时，氣气喷吹和精炼烙剂粉的加入是分开操作，精炼剂是由 人工撒入烙体表面，精炼剂与烙体不能完全充分接触，导致精炼除渣效果不好，易产生烙 剂、夹渣、化合物等质量缺陷，本实施方式采取了氣气喷5#烙剂粉方式精炼，将两个分开的 操作结合起来，采用通过氣气将烙剂粉喷入到烙体内部，可W在烙体不同部位进行有效喷 烙剂粉操作，在氣气的压力作用下，烙剂粉与烙体充分完全接触，有效提高精炼效果，同时 还可起到充分揽拌作用，减少Zr化合物形成和聚集长大倾向，可有效降低儀合金铸锭Zr化 合物偏析。
【具体实施方式】 [0054] 二:本实施方式与一不同的是:步骤一所述烙炼炉为 干锅烙炼炉。其他步骤和参数与一相同。
【具体实施方式】 [0055] Ξ:本实施方式与一或二不同的是：步骤一所述圆柱 形金属笼的上表面开口，下表面为横向平行排列的金属条，侧面为竖向平行排列的金属条， 侧面上部设置有吊装钩。其他步骤和参数与一或二相同。
【具体实施方式】 [0056] 四：本实施方式与一至Ξ之一不同的是：步骤一所述 将煽化装置吊入原料加热炉中进行预热的时间为60min，溫度为150~200°C。其他步骤和参 数与一至=之一相同。
【具体实施方式】 [0057] 五:本实施方式与一至四之一不同的是：步骤二所述 在烙炼炉底部均匀平铺的2#烙剂的质量与步骤一砰取的原料的总质量比为（0.005~ 0.01): 1。其他步骤和参数与一至四之一相同。
【具体实施方式】 [0058] 六:本实施方式与一至五之一不同的是：步骤二所述 在儀锭上表面均匀覆盖的2#烙剂的质量与步骤一砰取的原料的总质量比为（0.001~ 0.005): 1。其他步骤和参数与一至五之一相同。
【具体实施方式】 [0059] 屯:本实施方式与一至六之一不同的是：步骤二所述 均匀覆盖儀烙体上表面所用的2#烙剂的质量与步骤一砰取的原料的总质量比为(0.001~ 0.005): 1。其他步骤和参数与一至六之一相同。
[0060]【具体实施方式】八:本实施方式与【具体实施方式】一至屯之一不同的是：步骤四所述 加入的5#烙剂的质量与步骤一砰取的原料的总质量比为(0.009~0.016): 1。其他步骤和参 数与【具体实施方式】一至屯之一相同。
[0061 ]【具体实施方式】九:本实施方式与【具体实施方式】一至八之一不同的是：步骤四所述 揽动同时撒入5#烙剂的质量为每吨混合烙体4千克。其他步骤和参数与【具体实施方式】一至 八之一相同。
【具体实施方式】 [0062] 十:本实施方式与一至九之一不同的是：步骤五所述 装入喷粉机中的干燥的5#烙剂的质量为每吨混合烙体4千克。其他步骤和参数与具体实施 方式一至九之一相同。
[0063] 采用下述实施例验证本发明效果：
[0064] 实施例1
[0065] 本实施例一种降低ZK61M含错儀合金铸锭错化合物偏析的制备方法按W下步骤进 行：
[0066] 一、称料:按各元素质量百分比为化:5.5%、Zr:0.5%和余量Mg，分别称取锋锭、儀 错中间合金和儀锭作为原料；
[0067] 二、加料及烙炼
[0068] 首先在烙炼炉底部均匀平铺一层2#烙剂，将步骤一砰取的儀锭加入到烙炼炉内并 在儀锭上表面均匀覆盖2#烙剂，加热烙炼炉至儀锭变为儀烙体，将步骤一砰取的锋锭和儀 错中间合金放入煽化装置中，将煽化装置吊入原料加热炉中进行预热，当烙炼炉内儀烙体 溫度达到77(TC时，用天车将煽化装置从原料加热炉中转移至烙炼炉上方，然后下降煽化装 置至锋锭和儀错中间合金没入儀烙体中，使用2#烙剂均匀覆盖儀烙体上表面，W天车吊钩 为轴在45°角范围内水平转动煽化装置至锋锭和儀错中间合金完全烙化，得到混合烙体;所 述烙炼炉为干锅烙炼炉;其中，向煽化装置中加料前，先要对煽化装置器和铁链进行检查， 确认无开焊、无破损和无严重变形;煽化装置下降过程中不可下降过快和晃动，锋锭和儀错 中间合金完全烙化后将煽化装置器平稳吊出，表面清理干净，W备下次使用；
[0069] 所述的煽化装置为圆柱形金属笼;所述圆柱形金属笼的上表面开口，下表面为横 向平行排列的金属条，侧面为竖向平行排列的金属条，侧面上部设置有吊装钩；
[0070] 所述在烙炼炉底部均匀平铺的2#烙剂的质量与步骤一砰取的原料的总质量比为 0.007:1;所述在儀锭上表面均匀覆盖的2#烙剂的质量与步骤一砰取的原料的总质量比为 0.004:1:1;所述均匀覆盖儀烙体上表面所用的2#烙剂的质量与步骤一砰取的原料的总质 量比为0.004:1;所述2#烙剂按质量分数由46 %的MgCb、8 %的BaCl2、40 %的KC1和余量的 CaCb组成;所述将煽化装置吊入原料加热炉中进行预热的时间为60min，溫度为150~200 。。
[0071] Ξ、氣气精炼
[0072] 步骤二完成后将混合烙体升溫至760°C，进行氣气精炼8min;氣气精炼完成后，将 混合烙体静置升溫lOmin，待混合烙体溫度达到760°C后，从混合烙体中部取样送炉前分析； 所述氣气精炼的具体步骤为：
[0073] 将精炼管放在工具加热炉中或静置炉炉台上进行预热60min，预热溫度为150~ 20(TC，打开氣气瓶控制阀口，将预热好的精炼管下端从混合烙体上方插入儀合金烙体中开 始氣气精炼;所述氣气精炼时控制氣气压力至混合烙体表面产生高度为30mm的气泡并且混 合烙体表面无波纹;其中在精炼过程中，遇有烙体燃烧情况时，及时撒5#烙剂覆盖灭火;所 述5#烙剂按质量分数由90 %的2#烙剂和10 %的化F2组成；其中氣气精炼结束时，先调小氣 气压力，将精炼管从混合烙体中拿出后关闭氣气瓶控制阀口，然后将精炼管表面清理干净， 摆放到指定地点，W备下次使用；
[0074] 四、揽拌精炼
[0075] 步骤Ξ完成后，在混合烙体溫度为765Γ时加入5#烙剂并揽拌均匀，然后揽拌精炼 8min，得到精炼含错儀合金烙体;所述加入的5#烙剂的质量与步骤一砰取的原料的总质量 比为 0.015:1;
[0076] 所述揽拌精炼的具体步骤为：
[0077] 将揽拌工具放在工具加热炉中或静置炉炉台上进行预热60min，预热溫度为150 °C，将预热好的揽拌工具放入混合烙体中距烙炼炉底四分之一处，由下向上均匀揽动混合 烙体，揽动同时撒入5#烙剂;所述揽动同时撒入5#烙剂的质量为每吨混合烙体4千克;其中 揽动时幅度不能过大，不要泛起锅底的沉渣，不能引起烙体的飞瓣，在揽动过程中，应不断 变换位置，W确保烙体能被充分完全揽拌；
[0078] 五、喷粉精炼
[0079] 揽拌精炼完成后当烙炼炉内混合烙体在溫度为76(TC的时进行氣气喷粉精炼，结 束后lOmin后取样送炉前分析，最后保持烙炼炉内混合烙体在760°C溫度下静置lOOmin;所 述氣气喷粉精炼的具体步骤为：
[0080] 首先将喷粉机和精炼管前端放在工具加热炉中或静置炉炉台上进行预热60min， 预热溫度为15(TC，将干燥的5#烙剂装入喷粉机中，用胶管连接喷粉机、氣气瓶和精炼管，打 开氣气瓶控制阀口，将预热好的精炼管前端由下向上插入混合烙体中并进行喷粉，喷粉时 控制氣气压力至混合烙体表面产生高度为30mm的气泡并且烙体表面无波纹;喷粉完成后， 将精炼管停留在距烙体表面1500mm高度处空喷氣气3min;所述装入喷粉机中的干燥的5#烙 剂的质量为每吨混合烙体4千克;其中在喷粉精炼过程中，遇有烙体燃烧情况时，及时撒5# 烙剂覆盖灭火，氣气喷粉精炼结束时，先调小氣气压力，将精炼管从儀烙体中拿出后关闭氣 气瓶控制阀口，然后将喷粉机内、连接管内、精炼管表面清理干净，摆放到指定地点，W备下 次使用；
[0081] 六、铸造
[0082] 将步骤五得到的静止后的混合烙体在铸造溫度为725°C，铸造速度为38mm/min，冷 却水强度为0.05M化的条件下进行铸造，得到含错锋儀合金铸锭ZK61M。
[0083] 本实施例具备W下有益效果：
[0084] 一、本实施例制备方法可获得低化合物偏析的含错儀合金铸锭ZK61M，制备的含错 儀合金铸锭ZK61M直径为485mm，外观完整且无明显缺陷，烙体杂质含量少；
[0085] 二、本实施例使用2#烙剂作为覆盖剂可W消除高锋儀合金铸锭ZK61M在铸造中易 产生的夹渣缺陷；
[0086] Ξ、本实施例采取煽化方式加入锋锭和儀错中间合金，可W解决因错的密度比儀 大沉绛过快且烙点高导致的揽拌不均匀，进而易产生错化合物偏析的问题，采用煽化方式 加入儀错中间合金，儀错中间合金是一次性集中烙化并且是在儀烙体上部进行，增加了儀 错充分接触时间，因而可w最大限度的减少偏析、化合物等缺陷的产生，提高铸锭质量，仓u 造经济效益;现有的儀错中间合金是随儀锭一起加入，导致错的整个加热烙化时间长达化 ~化，势必造成错被大量烧损，降低了错的实收率，而使用煽化方式加入儀错中间合金，儀 错中间合金是在儀锭等全部烙化到溫后，一次性集中烙化，并且煽化方式烙化是在儀烙体 上部进行，且烙化时间较短，仅为1.5min~2.5min，因此可W有效减轻错烧损，提高错的实 收率。
[0087] 四、现有的ZK61M精炼时，氣气喷吹和精炼烙剂粉的加入是分开操作，精炼剂是由 人工撒入烙体表面，精炼剂与烙体不能完全充分接触，导致精炼除渣效果不好，易产生烙 剂、夹渣、化合物等质量缺陷，本实施例采取了氣气喷5#烙剂粉方式精炼，将两个分开的操 作结合起来，采用通过氣气将烙剂粉喷入到烙体内部，可W在烙体不同部位进行有效喷烙 剂粉操作，在氣气的压力作用下，烙剂粉与烙体充分完全接触，有效提高精炼效果，同时还 可起到充分揽拌作用，减少Zr化合物形成和聚集长大倾向，可有效降低儀合金铸锭Zr化合 物偏析。
[0088] 取本实施例得到含错儀合金铸锭ZK61M距铸锭顶部20cm，铸锭中部和距铸锭底部 10cm的位置分别取样，利用巧光光谱仪对所取的样品进行化学元素含量分析，分析结果如 表1所示：
[0089] 表1
[0090]
[0091] 从表1可W看出Zn元素百分含量从5.49变化到5.52, Zr元素百分含量从0.48 %变 化到0.51 %，表明本实施例制备的错儀合金铸锭ZK61M的成分均匀；
[0092] 图2是本实施例制备的铸锭的200倍显微照片，从图2中可W看出，本实施例制备的 铸锭无化合物偏析物。
【主权项】
1. 一种降低ZK61M含锆镁合金铸锭锆化合物偏析的制备方法，其特征在于:该方法按以 下步骤进行： 一、 称料：按各元素质量百分比为Zn:5.1 %~5.5%、Zr:0.45%~0.55%和余量Mg，分 别称取锌锭、镁锆中间合金和镁锭作为原料； 二、 加料及熔炼 首先在熔炼炉底部均匀平铺一层2#熔剂，将步骤一秤取的镁锭加入到熔炼炉内并在镁 锭上表面均匀覆盖2#熔剂，加热熔炼炉至镁锭变为镁熔体，将步骤一秤取的锌锭和镁锆中 间合金放入煽化装置中，将煽化装置吊入原料加热炉中进行预热，当熔炼炉内镁熔体温度 达到760°C~770°C时，用天车将煽化装置从原料加热炉中转移至熔炼炉上方，然后下降煽 化装置至锌锭和镁锆中间合金没入镁熔体中，使用2#熔剂均匀覆盖镁熔体上表面，以天车 吊钩为轴在45°角范围内水平转动煽化装置至锌锭和镁锆中间合金完全熔化，得到混合熔 体； 所述2#熔剂按质量分数由46%的MgCl2、8%的BaCl2、40%的KC1和余量的CaCl 2组成;所 述的煽化装置为圆柱形金属笼； 三、 氩气精炼 步骤二完成后将混合熔体升温至755°C~765°C，进行氩气精炼5min~lOmin;氩气精炼 完成后，将混合熔体静置升温5min~lOmin，待混合熔体温度达到760°C~780°C后，从混合 熔体中部取样送炉前分析； 所述氩气精炼的具体步骤为： 将精炼管放在工具加热炉中或静置炉炉台上进行预热不少于60min，预热温度为150~ 200°C ;打开氩气瓶控制阀门，将预热好的精炼管下端从混合熔体上方插入镁合金熔体中开 始氩气精炼;所述氩气精炼时控制氩气压力至混合熔体表面产生高度为25~35_的气泡并 且混合熔体表面无波纹； 所述5#熔剂按质量分数由90 %的2#熔剂和10 %的CaF2组成； 四、 搅拌精炼 步骤三完成后，在混合熔体温度为755 °C~765°C时加入5#熔剂并搅拌均匀，然后搅拌 精炼5min~lOmin，得到精炼含锆镁合金熔体； 所述搅拌精炼的具体步骤为： 将搅拌工具放在工具加热炉中或静置炉炉台上进行预热不少于60min，预热温度为150 ~200°C;将预热好的搅拌工具放入混合熔体中距熔炼炉底四分之一处，由下向上均匀搅动 混合熔体，搅动同时撒入5#熔剂； 五、 喷粉精炼 搅拌精炼完成后当熔炼炉内混合熔体在温度为755°C~765°C的时进行氩气喷粉精炼， 结束后lOmin后取样送炉前分析，最后保持熔炼炉内混合熔体在755°C~765°C温度下静置 lOOmin;所述氩气喷粉精炼的具体步骤为： 首先将喷粉机和精炼管前端放在工具加热炉中或静置炉炉台上进行预热不少于 60min，预热温度为150~200°C;将干燥的5#熔剂装入喷粉机中，用胶管连接喷粉机、氩气瓶 和精炼管，打开氩气瓶控制阀门，将预热好的精炼管前端由下向上插入混合熔体中并进行 喷粉，喷粉时控制氩气压力至混合熔体表面产生高度为25~35_的气泡并且熔体表面无波 纹;喷粉完成后，将精炼管停留在距熔体表面1500mm高度处空喷氩气3min; 六、铸造 将步骤五得到的静止后的混合熔体在铸造温度为720°C~730°C，铸造速度为35mm/min ~40mm/min，冷却水强度为0.04MPa~0.06MPa的条件下进行铸造，得到含锆锌镁合金铸锭 ZK61M〇2. 根据权利要求1所述一种降低ZK61M含锆镁合金铸锭锆化合物偏析的制备方法，其特 征在于:步骤一所述熔炼炉为干锅熔炼炉。3. 根据权利要求1所述一种降低ZK61M含锆镁合金铸锭锆化合物偏析的制备方法，其特 征在于:步骤一所述圆柱形金属笼的上表面开口，下表面为横向平行排列的金属条，侧面为 竖向平行排列的金属条，侧面上部设置有吊装钩。4. 根据权利要求1所述一种降低ZK61M含锆镁合金铸锭锆化合物偏析的制备方法，其特 征在于：步骤一所述将煽化装置吊入原料加热炉中进行预热的时间为60min，预热温度为 150 ~200°C。5. 根据权利要求1所述一种降低ZK61M含锆镁合金铸锭锆化合物偏析的制备方法，其特 征在于:步骤二所述在熔炼炉底部均匀平铺的2#熔剂的质量与步骤一秤取的原料的总质量 比为（0.005 ~0.01):1。6. 根据权利要求1所述一种降低ZK61M含锆镁合金铸锭锆化合物偏析的制备方法，其特 征在于:步骤二所述在镁锭上表面均匀覆盖的2#熔剂的质量与步骤一秤取的原料的总质量 比为(0.001 ~〇.〇〇5):1。7. 根据权利要求1所述一种降低ZK61M含锆镁合金铸锭锆化合物偏析的制备方法，其特 征在于:步骤二所述均匀覆盖镁熔体上表面所用的2#熔剂的质量与步骤一秤取的原料的总 质量比为(0.001~〇.〇〇5):1。8. 根据权利要求1所述一种降低ZK61M含锆镁合金铸锭锆化合物偏析的制备方法，其特 征在于：步骤四所述加入的5#熔剂的质量与步骤一秤取的原料的总质量比为（0.009~ 0.016):1〇9. 根据权利要求1所述一种降低ZK61M含锆镁合金铸锭锆化合物偏析的制备方法，其特 征在于:步骤四所述搅动同时撒入5#熔剂的质量为每吨混合熔体4千克。10. 根据权利要求1所述一种降低ZK61M含锆镁合金铸锭锆化合物偏析的制备方法，其 特征在于:步骤五所述装入喷粉机中的干燥的5#熔剂的质量为每吨混合熔体4千克。
【文档编号】C22C1/06GK106011571SQ201610569804
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月19日
【发明人】石广福, 李海仙, 高新宇, 贾宁, 孔祥生, 王英军, 王殿坤, 甄湛鑫, 金磊
【申请人】东北轻合金有限责任公司