[摘要]2.2镁锭预热与炉盖
为了去除镁锭表面吸附的水、油等挥发性杂质、提高熔炉的熔化率、抑制加料导致熔体温度波动、降低加料工劳动
2.2镁锭预热与炉盖
为了去除镁锭表面吸附的水、油等挥发性杂质、提高熔炉的熔化率、抑制加料导致熔体温度波动、降低加料工劳动强度,国外部分企业采用镁锭预热自动加料。设备运行时,只需人工把镁锭放置到预热加料机内,然后设备自动将镁锭预热到300℃,将预热了的镁锭投入熔炉。代价是设备的一次性购置投入、运行能耗较高和占用较多生产场地。
正常压铸时,炉盖的温度较高(≥300℃),是经济预热镁合金锭的好地方。因此,炉盖预热法就成为我国镁合金压铸厂的主流镁锭预热工艺。生产实践表明:采用炉盖预热方法能够将镁锭加热到120~200℃,有效去除附着在镁锭表面的吸附水和油渍。但是,应该清醒地认识到,由于镁锭预热温度偏低,当投料速度接近或超过熔炉最大熔化率时,炉盖预热无助于熔炉熔化率的进一步提升和抑制加料导致的镁液浇注温度波动。
在镁合金熔池上方和浇管中形成保护气氛是熔炉稳定可靠运行的关键所在。空气以任何形式通过侵入坩埚和浇管内都会导致熔体氧化和影响镁泵、浇管的正常工作。因此,严格炉盖活动部件的密封是保证镁合金压铸生产顺畅进行的管理要点。
2.3定量定位浇注
定量浇注系统通常由泵、加热浇管和三维定位等3部分组成,其工作原理和制造质量直接关系到熔炉的稳定可靠性、镁液利用率、生产维护难易和使用成本等诸多问题。因此,定量定位浇注系统是保障镁合金压铸生产连续稳定的关键之一。
2.3.1定量浇注泵
目前,有多种技术可以实现镁合金熔体的定量浇注,图2给出了压铸镁合金熔炉常用的几种典型的定量浇注技术的原理图,其中a通过控制活塞移动距离实现定量,而b~d则通过调节电机转速和电机运转时间来实现定量浇注。值得注意的是,各种定量浇注方法的购置成本、容错能力和正常维护的难易程度存在较大差别。
通常,活塞式和离心定量泵的扬程大、体积较大,需要固定在炉盖上,热拆装困难、难以及时维护;而低扬程的叶片泵和螺杆泵,因系统体积小、无需固定在炉盖上、热拆装方便、可以随时拆装维护等优势而获得广泛的应用。
2.3.2 加热浇管
从熔池中定量泵出的镁合金熔体通过浇管进入压铸机压室。由于镁合金熔体的热容量低,需要将浇管加热到一定温度。值得注意的是,镁液在流经浇管时保护膜的积累需要清理浇管,管内镁液氧化是导致浇管频繁堵塞的主要因素。为了杜绝浇管堵塞,除应严格防止空气从炉盖密封部位流人坩锅和浇管外,还需防止压铸模喷涂料时将空气吹入浇管。
目前,镁合金压铸炉为清理和维护浇管均需整体更换浇管,该操作不仅劳动强度大,还导致压铸生产停止2~4 h。为了减少生产停顿时间,国外通常对浇管进行预热;重庆硕龙新开发了专利双层浇管,不仅减轻了浇管更换的劳动强度,还将生产时间耽搁降低到10余分钟。
2.3.3熔炉浇注定位
根据定位浇注要求和工作原理的差异,镁合金熔炉的定位浇注采用位置固定和三维可调两种安装方案。
(1)熔炉固定:当采用高扬程的离心泵(如加拿大镁技熔炉)、活塞泵(如日本镁熔炉(图3左)、各型热室压铸机熔炉、重庆硕龙挤压铸造镁熔炉)、惰性气体泵(如德国西炉的镁熔炉)时,通常将熔炉直接固定搁置在压铸机旁,通过一定长度的加热浇管将泵出镁液引入压室,来实现镁合金熔体的定位浇注。
该设计简化了熔炉结构;因浇注系统固定,正确使用时日常维护工作量小,但浇注系统出现故障时只能停炉维护。另外,压室位置变更时,浇注系统出镁口位置难以灵活调节,需要重新调节熔炉高度。
(2)熔炉三维可调:采用低扬程泵(如:硕龙、劳和熔炉)实现定位浇注时,采用下倾浇管将镁熔体引人压室。为r实现浇注定位,需用三维定位系统对熔炉高度、角度和与压机相对距离进行调节。
Mg和氧化物耐火材料的反应自由能曲线熔炉可以通过三维系统实现熔炉工位的调节,方便泵和浇管的热更换和浇管的日常清理维护。
显而易见,该设计用三维定位系统方便熔炉日常维护,但直接增加了熔炉购置成本,还要求更加严格的熔炉使用管理和维护。
2.4漏镁安全保障
防止镁熔体剧烈汽化是杜绝熔注工序严重安全事故的关键。图4给出了Mg与耐火材料在不同温度下反应自由能曲线,表明在炉膛工作温度范围内,泄漏的镁合金熔体均可与常用的炉衬耐火材料发生热化学反应,但反应强度和放热能力差别巨大。因此,除采用与镁熔体反应放热量低的炉衬材料、防止空气进入炉膛外,严格将炉膛温度控制在镁熔体沸点以下,是确保镁合金熔炉安全运行的基础。
综上所述,国内外压铸镁合金连续熔化、气体保护和浇注技术已基本成熟,装备日趋完备,镁合金压铸技术在我国得到大的发展,目前的技术发展主要集中在安全保障技术、少维护定量定位浇注、熔铸生产成本控制和降低环境污染等方面,还需引起镁合金压铸工作者的密切关注。