[發(fā)明專利]一種制造金屬鋅坯及其管的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910013387.3
• 申請日: 2009-08-25
• 公開（公告）號: CN101992288A
• 公開（公告）日: 2011-03-30
• 發(fā)明（設計）人: 趙宏偉
• 申請（專利權）人: 趙宏偉
• 主分類號: B22D27/02
• 分類號: B22D27/02;B21C1/22
• 代理公司: 遼寧沈陽國興專利代理有限公司 21100
• 代理人: 侯景明

技術領域

本發(fā)明涉及一種鑄造鋅坯及其管的方法，屬于金屬加工領域。

背景技術

制造鋅管的現(xiàn)有技術中，第一類是先對鑄態(tài)錠進行熱擠壓加工后直接拉拔加工。第二類是對空心鑄態(tài)管坯通過行星斜輥軋制，再進行各種方式的拉拔加工。第三類是連鑄管坯直接拉拔，在加工過程中需中間熱處理，但由于其無法消除連鑄管坯的缺陷且晶粒、金相組織有明顯的加工織構，產品性能不良，現(xiàn)在已基本淘汰。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)有技術中存在的問題，提供一種制造鋅坯及其管的方法，在管的制作過程中沒有加熱工序。其坯的性能良好。

本發(fā)明的制造鋅合金及其管的制作方法，包括如下工藝步驟：

首先，使液相鋅進入結晶器的內腔中，在液相鋅的凝固過程中，對結晶器內腔中的鋅金屬液施加旋轉磁場，液相鋅凝固后成為管坯。

其次，在結晶器內的鋅的固-液界面區(qū)域，所述的旋轉電磁場的轉速為600-2500轉/分，最大電磁轉矩為150-480牛頓·米。

最后，對所述的管坯直接冷軋或冷拉拔成為所需要的鋅管，使得電磁結晶器出來的管坯可直接冷加工至∮8.5毫米×0.6毫米(直徑*壁厚)的鋅管規(guī)格。

將結晶器內制造出∮75毫米×14毫米的管坯，其晶粒度0.2～3，密度7.25克/立方厘米，其截面金相呈獨有的沿周向盤旋的組織，尤其適合徑向加工，冷軋至∮36毫米×5毫米規(guī)格，繼續(xù)直拉拔或盤拉至∮8.5毫米×0.6毫米，冷加工管材表面無桔皮現(xiàn)象。軟態(tài)：晶粒度0.02-0.03，延伸率50％。

本發(fā)明的優(yōu)點效果：

通過磁場下的鑄造過程，消除了通常必須經過熱加工過程才能消除或減少的材料組織缺陷，使鑄態(tài)的鋅及鋅合金性能達到甚至超過熱擠壓或行星斜軋時的物理性能：通過電磁鑄造后的鑄態(tài)管坯密度可達7.1克/立方厘米，而熱擠壓的管坯由于普通鑄造的缺陷，一般在6.9～7.0克/立方厘米，而行星斜軋的加工過程的應力狀態(tài)(二向壓應力)劣于熱擠壓(三向壓應力)，因此行星斜軋的管坯密度僅為6.7～6.9克/立方厘米。除此之外，通過電磁鑄造的坯管的雜質總量及分布低于普通鑄造方法生產的用于熱擠壓或斜軋的鑄錠，這是通過熱擠壓或PSW行星斜軋所不能改善的。電磁鑄造管坯具有可與熱擠壓管坯媲美，并優(yōu)于行星斜軋管坯的力學性能：

電磁鑄造管坯延伸率45～55％，熱擠壓延伸率40～50％，行星斜軋管坯延伸率35～45％。這是電磁鑄坯能夠承受達到的冷加工延伸系數(shù)220的物理及力學性能基礎。

在傳統(tǒng)金屬連鑄中，金屬在凝固區(qū)的偏析、縮松、析出型氣孔、反應型氣孔、非金屬夾雜物，導致了鑄造管材的冷加工延展性能不良。傳統(tǒng)連鑄鋅管在冷加工前都需先經過熱加工以改善性能，再適應繼續(xù)的冷加工工藝要求，熱加工過程的缺點是直接成本提高、成材率下降、高額設備投資、場地占用、能耗增加。

利用旋轉磁場所產生的磁力使連鑄中的液態(tài)鋅沿鑄造軸向單向旋轉并周期收縮振蕩產生以下效果：

1、在固-液界面上因液相金屬的定向流動引起固相組織生長方向由傳統(tǒng)的管截面徑向轉變?yōu)榫哂袌A周向生長的傾向，使鑄造缺陷在冷加工中繼續(xù)擴展的趨勢減少，而從組織上改善了冷加工性能。

2、液相在固-液界面上的強烈單向沖涮，加強了枝晶間的對流，使晶界及枝晶偏析程度降低。

3、磁場導致固-液界面上及液相內的磁致伸縮，降低了液相金屬的氣體的在析出時對過飽合度的要求，使金屬液中的氣體更充分地析出，使液相金屬在凝固前與傳統(tǒng)連鑄方法相比氣體溶解量相對下降。

具體實施方式

一種制造鋅坯的方法，使液相鋅進入結晶器的內腔中，在液相鋅的凝固過程中，對結晶器內腔中的鋅金屬液施加旋轉磁場，液相鋅凝固后成為管坯。在結晶器內的鋅的固-液界面區(qū)域，所述的旋轉電磁場的轉速為600-2500轉/分，最大電磁轉矩為150-480牛頓·米。最后對所述的管坯直接冷軋或冷拉拔成為所需要的鋅管，使得電磁結晶器出來的管坯可直接冷加工至∮8.5毫米×0.6毫米(直徑*壁厚)的鋅管規(guī)格。

具體地說是將結晶器內制造出∮75毫米×14毫米的管坯，其晶粒度0.2～3，密度7.25克/立方厘米，其截面金相呈獨有的沿周向盤旋的組織，尤其適合徑向加工，冷軋至∮36毫米×5毫米規(guī)格，繼續(xù)直拉拔或盤拉至∮8.5毫米×0.6毫米，冷加工管材表面無桔皮現(xiàn)象。軟態(tài)：晶粒度0.02-0.03，延伸率50％。