一种变形用镁合金锭坯制备装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于金属材料及冶金技术领域，具体涉及一种变形用镁合金锭坯制备装置及方法。
【背景技术】
[0002]镁合金具有比重小、比强度高、电磁屏蔽性能好、抗振性能好等优点，在交通、通讯、航空航天等工业领域具有巨大的应用潜力。此外，镁在地球上有丰富的资源。近年来，节约能源和保护环境的要求促进了镁合金应用的快速增长。目前镁合金零部件主要通过压铸的方法生产，但压铸件的力学性能较低，限制了镁合金优良特性的发挥，并阻碍镁合金应用领域的扩大和用量的提高。而变形镁合金组织致密、强度和延展性比铸态合金要好，因此高性能变形镁合金的开发及其新生产工艺与技术研宄受到广泛关注。
[0003]变形镁合金产品的制备是通过挤压、乳制、锻造等加工方法对镁合金锭坯进行塑性变形获得的，变形用镁合金锭坯主要是通过熔炼和铸造以后取得。目前，变形用镁合金锭坯的铸造方式主要模铸和半连续铸造，模铸方式是比较陈旧的一种方法，基本都是手工或利用简单工具进行操作，采用该方法制备变形用镁合金锭坯质量难以保证、生产效率也非常低、成材率低、成本比较高；采用半连续铸造的方式比模铸无论在锭坯质量控制上还是在生产效率方面都有了较大的提高，但目前采用该方法制备变形用镁合金锭坯仍存在的一些问题，如对于极易氧化、燃烧且吸气量较大的镁合金熔体在浇铸时是采用底流方式或导液泵方式，底流方式铸造是一种开放式的导液，极易使镁合金熔体和空气接触，进而导致镁合金熔体氧化燃烧，使铸造控制和质量控制变得困难。导液泵方式铸造是将带叶片的泵体伸入坩祸熔体中，由带叶片的泵体旋转实现导液，泵体旋转极易使坩祸中的熔体受到搅动，易使已静置沉降至坩祸中底部的熔剂夹杂或氧化物夹杂随熔体通过导液管进入到铸模中，进而凝固到变形用镁合金锭坯中，这样这两种方式均难以获得高质量和高合格率的锭坯。另夕卜，底流方式浇铸难以实现长距离导液，为了实现长距离导液目前采用导液管导液，但导液管温度控制非常困难，采用电阻加热控温方式，时间比较长，导液
[0004]管结构复杂，易损坏成本高，无法实现快速补温，使导液管顺利导液受到限制，也易导致导液管堵塞；采用电阻加热方式的导液管在铸模中位置控制也非常困难。变形用镁合金锭坯制备过程中铸模中熔体的分流控制控制也至关重要，底流方式难以实现与分流盘对接，无法实现稳定铸造时铸模中熔体的分流控制和液面高度控制，大大影响了拉铸时锭坯的表面质量，增加铸锭表面车削量，影响了锭坯的成材率。
[0005]因此，基于上述状况，有必要开发操作容易、结构简单、可实现快速无扰动导液、生产流程简单、成本低、工艺稳定、易于实现工业化生产的一种变形用镁合金锭坯制备装置及方法来大幅度提高变形用镁合金锭坯的质量。
【发明内容】
[0006]针对现有技术存在的问题，本发明提供一种变形用镁合金锭坯制备装置及方法，本发明装置结构简单、操作容易、可实现快速无扰动导液、生产流程简单、成本低、工艺稳定、易于实现工业化生产。
[0007]为了达到上述目的，本发明提供的一种变形用镁合金锭坯制备装置，包括除尘装置、熔炼装置、密封装置、导液装置、分流及控流装置、拉铸装置六部分组成。
[0008]所述除尘装置由连接到除尘机上的除尘管道I和安装在熔炼炉炉口处的移动式除尘罩2组成。
[0009]所述熔炼装置包括熔炼用坩祸10和炉体12。
[0010]所述密封装置包括具有加压用输气管4、导液管6插入坩祸中的插入孔15和吊钩25的炉盖9、坩祸和炉盖之间的密封圈5、导液管6和炉盖9上插导液管6的插入孔15之间的密封圈7和密封紧固卡具3。
[0011 ] 所述导液装置包括导液管6、导热管快速加热装置8、导液管外保温装置11和导液管高度调节装置23。
[0012]所述分流及控流装置包括具有塞子26的分流盘19和吊装分流盘机构20 ;所述拉铸装置包括铸模14、拉铸机18、引锭杆17、具有给铸模供水功能的铸造小车13、放在铸井24中的排水泵21和排水管22。
[0013]所述拉铸装置包括铸模14、拉铸机18、引锭杆17、具有给铸模供水功能的铸造小车13、放在铸井24中的排水泵21和排水管22。
[0014]所述的一种变形用镁合金锭坯制备装置，其中坩祸10由无镍耐热铸钢或无镍复合钢板制成；炉盖上加压用输气管4由内径为15mm?35mm的钢管制成；炉盖由15mm?40mm钢板制成，并且在炉盖上面周围具有高1mm?25mm、宽1mm?20mm的凸台；密封圈5和7由耐热高温棉或盘根制成。
[0015]所述的一种变形用镁合金锭还制备装置，其中导液管6由内径为15mm?35mm水平长度为100mm?6000mm不锈钢管、套在伸入i甘祸恪体中导液管外侧内径为50mm?10mm的无镲耐热钢管和套在伸入铸模中导液管外侧内径为50mm?10mm的无镲耐热钢管组成；导热管插入坩祸后端头距坩祸底部150mm?400mm ;导热管快速加热装置8提供的电压为24V?36V，电流为50A?2000A连续可调；导液管外保温装置11由保温棉制成；导液管高度调节装置23由液压升降机构或丝杠升降机构组成。
[0016]所述的一种变形用镁合金锭坯制备装置，其中分流盘19由不锈钢板或耐热钢板加工而成，形状为圆形或长方形，板材厚度为0.6mm?2.0mm ;吊装分流盘机构20是利用杆杠原理加工而成的控制分流盘在铸模中的深度进而实现对铸模中镁合金熔体液面的控制。
[0017]所述的一种变形用镁合金锭坯制备装置，其中铸模14是圆形或长方形，内套由锻销或高强石墨加工而成，圆形铸模内径大小为60mm?820mm，高为80mm?250mm，长方形铸模长为10mm?2000mm、宽20mm?600mm，高为80mm?250mm ;所述的拉铸机18是液压或丝杠或钢丝绳方式牵引；所述引锭杆17是圆形或长方形，大小比铸模内套小1.5mm?3mm。
[0018]采用所述的装置制备变形用镁合金锭坯方法，包括下述步骤:
[0019]第一步:按需拉铸镁合金组成进行称料，将称好后的原材料放入预热到200°C?500°C坩祸10中并进行升温，温度控制在600°C?800°C，待全部原料熔化后进行20min?50min搅拌精炼，精炼时在熔炼炉炉口处放置移动式除尘罩2并开启除尘装置，精炼后熔体温度达到650°C?750°C后在坩锅10上沿放上密封圈5并加盖炉盖，并用密封紧固卡具将炉盖和坩祸卡紧；
[0020]第二步:将密封圈5放在炉盖9上预留插入导液管6所在的插孔15位置，然后利用导热管快速加热装置8将预热至650°C?750°C的导液管6 —端从炉盖上所预留的插孔15插入，同时将导液管6的另一端放入铸模14中，并用导液管高度调节装置23调节好导液管6在铸模14中的位置，之后用密封紧固卡具3将导液管6和炉盖9上插导液管6的插入孔15卡紧；
[0021]第三步:利用拉铸机18升降功能将引锭杆17伸入铸模14下沿5mm?20mm，将引锭杆17擦干净，之后利用吊装分流盘机构20将分流盘19放在铸模14中并与导液管6对接好；
[0022]第四步；拉铸之前需向铸模内通冷却水，并需对分流盘19进行预热，预热温度为500°C?700°C，同时利用导热管快速加热装置8将导液管6温度保持在700°C?750°C ；
[0023]第五步:上述步骤准备好后，利用炉盖9上加压输气管向炉内输入干燥的空气或氩气，炉内压力控制在0.015?0.05MPa，待坩祸10中的熔体在加压后经导液管6进入分流盘19后，通过导液管高度调节装置23和吊装分流盘机构控制20熔体进入铸模中的量，当进入铸模中的熔体上表面距离铸模下沿50mm