金属镁锭的制造工艺流程

金属镁锭的制造工艺流程

一．金属镁简介

镁是地球上储量最丰富的轻金属元素之一，镁的比重是1.74g/cm3，只有铝的2/3、钛的2/5、钢的1/4；镁合金比铝合金轻36%、比锌合金轻73%、比钢轻77%。镁的熔点为648.8℃

镁具有比强度、比刚度高，导热导电性能好，并具有很好的电磁屏蔽、阻尼性、减振性、切削加工性以及加工成本低、加工能量仅为铝合金的70%和易于回收等优点。 元素来源：

镁存在于菱镁矿MgCO3、白云石CaMg(CO3)2、光卤石KCl·MgCl2·H2O中，海水中也含镁盐。可以由电解熔融的氯化镁或光卤石制得。白云石：菱镁矿（碳酸钙镁）含量40%以上。

镁合金的比强度高于铝合金和钢，略低于比强度最高的纤维增强塑料；比刚度与铝合金和钢相当，远高于纤维增强塑料；耐磨性能比低碳钢好得多,已超过压铸铝合金A380；减振性能、磁屏蔽性能远优于铝合金。

镁物理性能：除了比重低，镁还有很多其它的良好的物理特性，使之在汽车结构材料应用中，有时比铝和塑料更有应用价值。镁物理性能的主要优点是： 比铝高30倍的减振性能； 比塑料高200倍的导热性能； 其热膨胀性能只有塑料的1/2。

镁机械性能：和压铸铝合金相比，镁除了上述物理性能等优点，还具有较高的机械性能。镁的强度和刚度要明显好于塑料，延伸率和冲击抗力则明显好于压铸铝合金。

镁加工性能：镁有很好的加工性能，也就是说有很好的铸造性能。和其它材料比，它的制造成本很低，值得重视的是，尽管每公斤镁锭的价格要比铝和铁贵一些，但它单位体积的成品价格几乎是一样的。镁的物理化学特性使其比铝更适合压铸大型部件。镁单位体积的熔化潜热只有铝的2/3，比热只有铝的3/4，并且有非常低的溶铁性。这些特性使镁压铸件达到和铝几乎相同的生产成本/每公斤

二．镁合金与几种材料的性能比较：

性能参数 比 重抗拉强比强度 屈服强延伸弹性模比刚度 导热系减震系g/cm3 度 度Mpa 率% 量Gpa 数w/mk 数 Mpa 250 315 517 96 138 116 80 93 160 160 400 7 3 22 60 45 71 200 25.86 25.9 24.3 54 100 42 0.9 50 5 15 2.70 7.86 1.03 AZ91D 1.81 A380 碳钢 ABS

三．镁及镁合金的应用领域

镁合金作为密度最小的金属结构材料之一,广泛应用于航空航天工业、军工领域、交通领域（包括汽车工业、飞机工业、摩托车工业、自行车工业等）、3C领域等。 镁合金的特点可满足于航空航天等高科技领域对轻质材料吸噪、减震、防辐射的要求，可大大改善飞行器的气体动力学性能和明显减轻结构重量。从20世纪40年代开始，镁合金首先在航空航天部门得到了优先应用。

在国外，B-36重型轰炸机每架用4086kg镁合金簿板；喷气式歼击机“洛克希德F-80”的机翼用镁板，使结构零件的数量从 47758个减少到16050个；“德热来奈”飞船的起动火箭“大力神”曾使用了600kg的变形镁合金；“季斯卡维列尔”卫星中使用了 675kg的变形镁合金；直径约1米的“维热尔”火箭壳体是用镁合金挤压管材制造的。 我国的歼击机、轰炸机、直升机、运输机、民用机、机载雷达、地空导弹、运载火箭、人造卫星、飞船上均选用了镁合金构件：一个型号的飞机最多选用了300-400项镁合金构件；一个零件的重量最重近300kg；一个构件的最大尺寸达2m多。

在军工方面需要镁合金板材以提高结构件强度,减轻装备重量,提高武器命中率。目前国内需要的板带材不得不从国外进口。

? 近二十年来，世界汽车产量持续增长，年均增长率为2.5%。汽车工业发展程度是一个国家发达程度的重

要标志之一，而金属材料是汽车工业发展的重要基础。出于节能与环保的要求，汽车设计专家们想方设法减轻汽车体重，以达到减少汽油消耗和废气排放量的双重效果。镁合金作为最轻的结构材料，能满足日益严格的节能的尾气排放的要求；可生产出重量轻、耗油少、环保型的新型汽车。镁合金汽车零件的好处可简单归纳为：

? 密度小，可减轻整车重量，间接减少燃油消耗量；

? 镁的比强度高于铝合金和钢，比刚度接近铝合金和钢，能够承受一定的负荷；

? 镁具有良好的铸造性和尺寸稳定性，容易加工，废品率低；

? 镁具有良好的阻尼系数，减振量大于铝合金和铸铁，用于壳体可降低噪声，用于座椅、轮圈可以减少振

动，提高汽车的安全性和舒适性。 ? 镁合金在汽车上用作零部件的历史约有70年。早在1930年就用于一辆赛车上的活塞和欧宝汽车上的油泵

箱，之后用量和应用部位逐渐增加。六十年代在有的车种上用量达到23千克，主要用作阀门壳、空气清洁箱、制动器、离合器、踏板架等。八十年代初，由于采用新工艺，严格限制了铁、铜、镍等杂质元素的含

量，镁合金的耐蚀性得到了解决，同时，成本下降又大大促进了镁合金在汽车上的应用。从九十年代开始，欧美、日本、韩国的汽车商都逐渐开始把镁合金用于许多汽车零件上。

? 镁合金压铸件在汽车上的应用已经显示出长期的增长态势。在过去十年里，其年增长速度超过15%。

在欧洲，已经有300种不同的镁制部件用于组装汽车，每辆欧洲生产的汽车上平均使用2.5kg镁。乐观的估计认为，出于减重的需求，每辆汽车对镁的需求将提高至70—120kg。

? 目前，汽车仪表、座位架、方向操纵系统部件、引擎盖、变速箱、进气歧管、轮毂、发动机和安全

部件上都有镁合金压铸产品的应用。

四．几种镁成品的用途举例

? 金属镁粒

产品用途：镁粒广泛运用于国防工业；冶金工业的铸造、钢铁脱硫； 还可用于制药等其它工业。此外炼钢脱硫、航空军工四大领域， 此外还用在稀土合金、金属还原、化学工业和仪表等。

? 金属镁锭

产品用途：镁的应用主要集中在镁合金生产、铝合金生产

五．金属镁的工艺流程

烟煤

球磨机

回转窑煅烧

白云石

炉温1200℃

真空度13Pa

烟煤提供

热量

800℃

烟煤提供

热量

成品镁锭

1200℃

球磨机

压球机

还 原 炉

精炼炉

真空泵

制粉

球团料

原 料

烟煤

原 料

煅白

硅铁

菱石

４０：８：１.５

制球为核桃形 利于反应

? 主要成分及反应方程式

? 白云石主要成分:MgCO3·CaCO3 ? 煅白主要成分：MgO·CaO

? 主要反应方程式：

? MgCO3·CaCO3 MgO·CaO+2co2↑

2MgO·CaO+Si 2Mg↑+2CaO·SiO2

详细操作过程：

１.１配料工程

1.1.1回转窑的煅烧

配料工序:白云石 进入料仓 回转窑煅烧 煅白冷却 微机配料 制粉 压球

一.开车前的准备工作

1.首先检查各电器，仪表是否处于正常状态； 2.检查冷却水是否畅通，各润滑部位是否有油； 3.检查各传动连接部位是否正常； 4.检查拖轮，挡轮是否处于正常部位；

5.检查电磁给料机，斗提机，磨煤机，关风器，风机是否能正常运转； 6.检查白云石仓内是否有足够的白云石； 7.准备好点火工具；

8.与煤气站取得联系，保证回转窑所需的煤气压力及质量，煤气压力大于2500Pa； 9.确认电机及窑体周围无障碍及人员时，方可准备开车.

二.开车程序

1.合上电源开关，启动电机，打开调速表的开关，调节回转窑主机 转速50转/分；

2.启动风机，置换窑体内空气，通风时间不少于15分钟；

3.关闭风机阀门，煤气放散阀，将烟道闸板开到1/3处，点燃火把伸 到烧嘴前，慢慢打开煤气阀门，点火煤气；

球磨

＜四＞注意事项

１．开机前必须关闭粉料闸板，预压锅内不得有料； ２．油压控制在１２～１８Ｐa；

３．主机电源不得超过１００Ａ不低于５０Ａ，预压电流≦２０Ａ；

２.２还原工程

２.２.１炉前操作工序

备料 开罐 取镁（包括结晶镁） 扒渣 装罐（包括团料和放置结晶筒） 封

罐 承交粗镁

一．备料

按规定出炉时间，提前半小时到炉料车间领取球团料．

二．开罐

１．同真空操作工取得联系，破除还原罐真空状态； ２．取下罐盖及密封圈，并将其整齐放置与指定位置； ３．迅速取出钾钠结晶器防止钾钠燃烧引燃结晶镁．

三．取镁

１．将结晶筒拉出，用压镁机将其中结晶镁压出； ２．粗镁着火时，应立即用溶剂扑灭； ３．将筒状结晶镁集中，碎镁过筛处理．

四．扒渣

１．用清渣大铲将还原罐中的球团渣铲出，集中倾倒在指定渣场；

２．扒渣完后要清除粘附在罐壁上及罐口的残渣，不能有剩余的残渣．

五．装罐顺序

球团料 隔热挡板 结晶筒 封罐盖

１．还原罐在没有发生明显变形前，必须保证投入规定数量的球团料，并 且球团料坡口外距离罐口得小于２５０㎜；

２．隔热挡板距离罐口处必须控制在８０～１００㎜处； ３．钾钠结晶器清理干净后，紧贴结晶筒放置；

４．钾钠分离器要装入结晶筒末端，钾钠分离器表面要有５个１８～２２㎜ 的梅花孔状．

六．封罐

１．用钢丝刷清除罐口表面粘附的灰垢，确保表面平整，有良好的密封； ２．把密封圈嵌在罐盖上的凹槽中； ３．将罐盖对正罐口，压紧罐口盖；

４．通知真空操作间启动真空泵，检查罐口封闭情况，不得漏气； ５．清理工作现场，小于０.５㎜的粗镁必须经过筛选后送交精炼车间验收 开据粗镁验收单

２.２.２抽真空过程

? 目的：保证还原反应所规定的真空度

１）在封罐后９０分钟之内使真空度达到１５Ｐa以下；

２）在还原生产过程真空系统真空度保持在１５Ｐa或１５Ｐa以下； ３．真空机组操作维护．

起动

１．启动前的准备

１）检查滑阀泵皮带松紧度，如皮带过松，可调节电机底座，调节螺栓，慢慢拉紧，以减少起动

力矩；

２）检查冷却水管，保证畅通和足够的水量；

３）检查各部位坚固状况，电机转向符合泵的要求； ４）检查油箱内油位应在油箱上油标１/２～２/３处；

５）油箱上的油镜油位与停车后油位有显著差异时，必须转动泵（滑阀泵）皮带轮，使泵腔内的

油排如油箱后，才可起动． ２．起动

１)打开排油阀，将泵腔内积水排出； 2)合上滑阀泵开关,启动电机; 3)打开放油阀,润滑油位是否正常;

4)运转正常后堵住放气孔,打开叠阀,慢慢将直角阀开启3~4圈,堵住除尘器 上的放气孔,一面负荷急剧增加10分钟后再将直角阀全部打开; 5)真空度达到650Pa时合上罗茨泵电源开关,启动电机. 3.停车

泵的停车尤为重要,否则下次起动就会很难,须按下列程序进行: 1)关闭罗茨泵电源开关;

2)关闭直角阀待罗茨泵停止转动; 3)关闭叠阀;

4)关闭滑阀泵开关,打开放弃孔以破坏 机组内真空度,约半分钟,待油回到油箱; 5)机组在运转过程中应平衡,无异常声响.

2.2.3还原烧炉程序

搭煤升温 保温 清渣

基本操作要领:勤搭煤少搭煤，勤观察，合理调节烟道闸板.不能因拉力太大，冲击还原罐，影响产量也不能因闸板过低使燃烧室温度过高而烧倒挡火墙，尽量保证还原炉两端拉力均匀平衡，不形成偏烧，杜绝因燃烧不充分冒浓烟.

一． 升温期搭煤操作

按规定的时间前30分钟备好本班所用的煤;

用铁锹将第一道煤搭在燃烧室前1/3处,搭煤量控制在8~10锹,间隔15~20分钟左右用推煤扒将燃烧室前1/3处的煤向里轻微移到燃烧室2/3处;注:推煤进不能将未充分燃烧的生煤往里推,只推上层充分预热抽掉烟气的部分;

推完煤后立即燃烧室前1/3处的搭煤,炉门两侧个搭2~3锹,为减少冷空气进入而降低炉膛温度,拉完煤后,立即拉是行炉门盖,尽量减少搭煤时间,保证炉门盖的密封性;

尽快在升温前期,将燃烧室内火层培养起来;升温时禁止单室频繁作业,要交替搭煤升温; 还原炉必须在开启滑阀泵的1.5小时内达标.

二． 保温

目的:保持炉内有相对稳定的温度

1.炉温达标10~15分钟左右,开始缓慢落闸； 2.还原炉温达标后控制在1200±10℃； 3.根据炉温变化间隔30分钟左右搭一次煤； 1)燃烧室中部搭1~2锹煤,前部搭2~3锹煤;

2)二煤搭在燃烧室两侧,主要搭在燃烧门子的两侧; 4.定时观察炉内火情,不能认为造成偏烧,损坏还原罐;

5.发现炉内火势与仪表温度不符或仪表突然失控时,立即降温,校表调温; 6.禁止开门子时升,降温度.

三.清渣

适当调节风闸,准备好清渣所用工具; 在出炉前40分钟开始处理燃烧室;

打开燃烧室门子用火钩开始钩渣,用钢钎处理燃烧室两侧粘结的炉渣; 清渣时,燃烧室不得有白色火焰,以免温度过高烧坏还原罐; 铺平炉底保持火种200~300㎜; 开始加煤,为升温做好准备工作.

1.3纯镁操作规程

1.1.3纯镁精炼操作规程

收镁—熔镁—搅拌，精炼—浇注，标识—清理

熔镁

? 熔镁所用坩埚必须清理干净,新坩埚使用前加入适量洗干净后,方可熔镁;

? 适量地向坩埚内加粗镁使之熔化,桶壮镁必须竖立放在坩埚内,一次最多只能增加一层; ? 熔镁过程中,如有坩埚内的镁燃烧应及时向坩埚内撒入灭火溶剂; ? 镁液距坩埚沿小于150㎜,熔镁时炉膛温不超过870℃

精炼

? 控制镁液温度（７２０～７３０℃）使使用搅拌机进行搅拌，同时逐渐加入精炼溶剂，进

行一次精炼，当液面出现浮渣反应时通如Ａr进行排渣；

? 浮渣浮于叶面时关闭Ａr，用漏勺捞取浮渣，并抖动数次，将渣中镁豆挖出，反复数次，将

浮渣捞取干净，然后进行二次精炼，充分搅拌均匀，精炼时间在２０～３０分钟，精炼溶剂使用量不得超过容量的１３％，使镁业成银亮色；

? 清理锅壁，捞除镁液表面杂物，撒上一层覆盖溶剂，开始静置，以后少用或不用燃烧的情

况下不用溶剂，灭火及防止氧化使用的撒粉溶剂．

静置

? 静置时间每锅１０～１５分钟；

? 待镁液温度降到６８０～７１０℃时，开始浇注；

浇注和标识

１．磨具必须经过涂膜后方可使用，镁锭涂膜时必须把铸造温度控制到１５０～２５０℃，涂料量要求不露出磨具金属为准；

２．在浇注前对铸膜先进行预热，磨具必须保证水平放置，浇注所用工具应先清洗干净； ３．用提镁桶将镁液提出，及时向坩埚及镁桶内撒入撒粉溶剂，防止镁液燃烧； ４．每提出一排时，用铲锅将锅壁清理干净，捞出镁液表面浮渣； ５．浇注过程中应保持镁液温度在６８０～７１０℃；

６．浇注过程中应掌握好浇注速度，两慢一快中并不断喷硫磺粉用提皮铲将氧化物提出； ７．浇注成型后在每块镁锭下面末端边缘处打上批次号； a.镁锭的标识批次号构成，例：９２４１Ａ

９---代表制造月份，10，11，12，月用X，Y，Z，表示

24---代表制造日期，用01---31表示 1----代表精炼炉炉号，用1---5表示 A----代表班次号，用A.B.C表示

8.再次使用模具前应对模具内进行吹扫，清理； 9.对镁锭进行表面处理，使其符合外观标准；

10.外观不符合要求的镁锭应及时重新回炉，重新铸造；

清理

1.浇注完毕后,向锅内加入适量溶剂降低渣中镁的含量,用漏勺掏出底渣; 2.掏出底渣后,把精炼锅内壁和上口彻底清理干净要求必须露出本铁体; 3.所有工具也都必须清理干净以便下次使用; 注:溶剂

1.撒粉溶剂为75~95%钙溶剂配入5~10%硫磺粉; 2.精炼溶剂为过筛后2#溶剂;

3.撒粉和精炼用2#钙溶剂粒度为小于1㎜; 4.涂料要求:

a．配比：滑石粉：硼砂：水＝１㎏，０.３㎏，３升 b．喷涂液须煮沸后才能使用；

c.喷涂周期：每班将所用模具彻底清理干净并喷涂一遍，在使用过程中对涂层脱落处补喷一遍．

１.３.３精炼炉烧炉操作规程

? 烧炉

１．上班前１小时之内领取当班所用的烟煤； ２．炉膛温度控制在８７０℃之内； ? 烧炉程序

前提：保证搭煤升温，挑火，推煤时烟囱中不能冒黑烟．

１．用铁锹将第一道煤搭在处理和袄的燃烧室前的１/３处，搭煤量控制在５锹，两侧各一锹，中间部位３锹；

２．间隔２０～２５分钟左右，用推煤扒将１/３处的煤向里轻推到燃烧室的２/３处； ３．推完煤后，立即在燃烧室接受１/３处搭煤；

４．必须保证燃烧室内的火层厚度，渣层厚度，燃烧室内死角处不能有灰渣；

５．待炉膛温度达到８７０℃时，开始升温；连续加两道煤，燃烧１５分钟后用钢钎顺炉条挑火一次；

６保证精炼时镁液温度在７２０～７３０℃之间，保证浇注时温度在６８０～７１０℃之间； ７待粗镁熔量达到要求，升温达到精炼要求时，清理燃烧室内的灰渣，随着浇注镁液的减少，准备二次熔镁工作．

注：几种设备的工作原理

罗茨泵的工作原理：

? 罗茨泵的结构如图所示。在泵腔内，有二个“8”字形的转子相互垂直地

安装在一对平行轴上，由传动比为1的一对齿轮带动作彼此反向的同步旋转运动。在转子之间，转子与泵壳内壁之间，保持有一定的间隙，可以实现高转速运行。由于罗茨泵是一种无内压缩的真空泵，通常压缩比很低，故高、中真空泵需要前级泵。罗茨泵的极限真空除取决于泵本身结构和制造精度外，还取决于前级泵的极限真空。为了提高泵的极限真空度，可将罗茨泵串联使用。

? 罗茨泵的工作原理与罗茨鼓风机相似。由于转子的不断旋转，被抽气体

从进气口吸入到转子与泵壳之间的空间v0内，再经排气口排出。由于吸气后v0空间是全封闭状态，所以，在泵腔内气体没有压缩和膨胀。 但当转子顶部转过排气口边缘，v0空间与排气侧相通时，由于排气侧气体压强较高，则有一部分气体返冲到空间v0中去，使气体压强突然增高。当转子继续转动时，气体排出泵外。

?

?

?

? 如图为罗茨泵转子由0°转到180°的抽气过程。在0°位置时（图中a），下转子从泵入口封入v0体

积的气体。当转到45°位置时（图中b），该腔与排气口相通。由于排气侧压强较高，引起一部分气体返冲过来。当转到90°位置时（图中c），下转子封入的气体，连同返冲的气体一起排向泵外。这时，上转子也从泵入口封入v0体积的气体。当转子继续转到135°时（图中d），上转子封入的气体与排气口相通，重复上述过程。180°（图e）位置和0°位置是一样的。转子主轴旋转一周共排出四个v0体积的气体

回转窑

回转窑整套设备

工作流程 回转窑处于备用→窑中加预热木料→用煤油点火→窑中温度升到额定→引

风机运行→喷煤粉→连续投料→连续出料→根据窑温对风量进行调节→定时冲窑皮→根据生产计划停料→停止喷煤→强风冷却窑体→停止引风机→修窑→备用 引风机设备型号 风机型号为GW-GR168D,额定压力8000Pa; 电动机型号

YKK450-2-4，功率500kW。 引风机电机启动采用水阻启动器，启动器内水溶液为2t，启动一次的温升为30℃

滚动圈

滑阀泵工作原理

? 滑阀式油封机械泵（简称滑阀泵）同旋片泵一样，也是一种变容式气体

传输泵。其和范围和使用条件与旋片泵基本相同。

? 滑阀泵由于其结构特点，容量比旋片泵大得多，因此常常被用在大

型真空设备上。滑阀泵有单级和双级两种型式。单级泵的极限压力对小泵≤0.6Pa，对大泵≤1.3Pa（均关气镇），双级泵的极限压力≤0.06Pa（关气镇）。抽速大于150L/s的滑阀泵多采用单级型式。

? 由于滑阀泵的旋转质量有较大的偏心，如果滑很好的质量平衡，在

运转时会产生较大的振动。但泵旋转质心的运动轨迹是形状复杂的封闭曲线，因此很难实现对滑阀泵惯性力的完全平衡。做好滑阀的质量平衡，减少泵的振动一直是滑阀泵需要解决的一个重要课题。

? 主要应用领域： ?

·活性石灰和轻烧白云石

? ·直接烧结菱镁矿和白云石 ? ·煅烧铝钒土 ? ·铝镁尖晶石、铬镁尖晶石

? HJ气烧竖窑烧成带最高温度可达2200℃的温度，具有调节温度、操作

灵活性好和热效率高等特点。 ? 技术参数： ? ·物料粒度范围30～60mm； ? ·燃料热值不低于3000KJ/Nm3； ? ·燃料压力18～20kpa； ? ·废气排放粉尘＜30mg/ Nm3； ? ·废气中Nox、SO2可控制在国标内； ? ·废气中的CO2可回收； ? ·排料粒度～60mm，不结馏； ? ·热耗低，最低可达3500KJ/kg； ? ·二次风温高达700～800℃； ? ·产品中无杂质

?

·设备能力从50～200t/d各种规格、型号；

? ·利用系数0.9～1.1t/d·m3。

回转窑结构示意

?

图1 圆转筒体简图1.筒体 2.滚圈 3.大齿圈 4.电动机 5.减速

机 6.小齿轮(支座) 7.挡轮、托轮装置

?

图2 柔传动系统示意图1.筒体 2.大齿圈 3.小齿轮 4.电动机 5.液

力偶合器 6.减速机 7.万向联轴器 8.悬挂小车

根据回转圆筒规格及要求，选择适当类型及规格的电动机。

? 电动机

? 2.2

减速机 合理分配低速级齿轮副与减速机的速比，一般选用标准型减

速机。

? 2.3

液力偶合器 传递力矩大，结构尺寸小，具有缓冲减振的特点。 万向联轴器 为实现减速机输

? 2.4

图一

图二

压球机成套设备生产线安装示意图

压球机出料口

主要用于将干粉料压制成鸡蛋大 小的炼镁球团料

真空度

?

“真空度”顾名思义就是真空的程度。

是真空泵、微型真空泵、微型气泵、微型抽气泵、微型抽气打气泵等抽真空设备的一个主要参数。

麦氏真空表

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