河源生产镁合金板镁合金板材

轧制是生产镁合金板材的主要方法之一，可灵活生产不同厚度和宽度的板材。轧制是塑性成形方法中制备镁合金板材经济有效的方法，轧制过程可以细化晶粒，改善组织并显著提高合金的力学性能，多年来已经发展了许多种轧制技术。然而，目前镁合金板材轧制技术还不成熟，轧后板材各向异性高，冲压成形性差，边缘开裂严重，材料利用率低，因此，需要通过研究镁合金板材的轧制方法来促进镁合金发展。

压下制度是板材轧制制度核心的内容，直接关系着生产效率和产品质量。一般来说，镁合金的压下量分配主要取决于各种合金的加热温度及此温区内合金的强度和塑性指标、轧制速度、轧辊大安全负荷、轧辊直径大小等因素。道次压下量和总变形量均对镁合金轧制板材的组织和性能有很大影响。增大道次压下量和总变形量有利于细化晶粒，提高力学性能。但当压下量超过其临界变形程度时，在轧板表面或边部容易出现开裂现象。若轧制前板材内具有织构，则坯料的厚度对轧板的微观组织和力学性能也会造成一定的影响。其原因在于当坯料厚度不同时，轧板法向与轧制合力之间的火角也会有所差异，使各种塑性变形机制的作用发生改变。

镁合金板带材3种生产工艺流程及其特点:

(1) 双辊铸轧(或连铸连轧)生产工艺:熔炼→合金化→净化→分配器→铸轧→后续轧机温轧→剪切下料→矫直→精轧→精整→表面处理→成品包装.该工艺的优点是投资及生产成本低,生产工艺流程短,可低成本推广镁合金板带产品;缺点是镁合金板材成品宽度受到限制(一般在650 mm以下),产品组织性能不高、生产工艺不稳定、合金品种受限.适合于中小规模生产,产品适合中低端市场,以民用为主.

目前,利用该工艺生产的企业主要有山西闻喜银光、福州华镁、中铝洛铜等公司.在铸轧带坯后续生产方面,仍采用块式法温冷轧.

(2) 锭坯+挤压工艺+温轧生产工艺:该生产工艺的主要特点相比于热轧开坯来说,增加了挤压工艺过程,这有利于消除合金的各向异性、提高镁合金薄板带材的冲压性能.但因受设备与工艺的影响,其产品宽度受限(一般在600 mm以下),无法生产厚板材,生产成本较高且生产连续性不强,适合中小规模尤其是小规格镁合金薄板材的生产.

利用该工艺生产的企业主要有洛阳华凌镁业、山东华盛荣镁业等公司.

(3) 铸锭热轧开坯生产工艺:熔炼→铸造→铣面→均匀化→加热→热轧→剪切下料→加热→温轧→表面清洗→剪切下料→中间退火→精轧→成品退火→精整→表面处理→包装入库.该生产工艺的优点是能够生产出宽幅中厚板,组织性能较好,可以大规模连续化生产几乎所有品种的镁合金,产品覆盖高、中端市场;缺点是生产流程长、投资和生产成本相对高,较难实现低成本镁板材产品的推广应用,长规格铸锭由于轧制设备的限制无法实现换向轧制,镁合金板材尤其是薄规格冲压产品各向异性比较明显.

国内利用铸锭热轧开坯块式法生产镁合金板材的公司早有东北轻合金厂(目前为中铝东北轻合金有限责任公司)和洛阳铜加工厂(目前为中铝洛阳铜业有限公司,简称中铝洛铜),以及后来的洛阳华凌/鑫友镁业公司、营口银河镁铝合金有限公司、西部钛业有限责任公司等.其中,中铝洛铜在研发、工艺技术、合号开发、生产和市场供应等方面都走在前列.截至目前,中铝洛铜已向国内外的航空航天及军事领域、民用市场、生产教学等供应了10 000 t左右的镁合金板带材.一直到上世纪末,国内可生产镁板带的企业一家,为我国与国民经济发展作出了贡献.

目前,镁合金板带材市场需求和规模化应用的发展趋势是宽幅化和低成本化.宽幅化是镁合金板材满足汽车、列车、客车、飞机等交通运输行业轻量化需要的基本条件,这有赖于宽幅板材生产技术与装备的进步.低成本化是镁合金板材可以与其他材料竞争的重要条件.

为降低生产成本,国内外都希望借鉴钢铁和铜、铝等金属板带的生产经验,采用大铸锭热轧开坯进行带式法生产的工艺路线,来提高成品率和生产效率,以降低镁合金板带材的生产成本.目前,在国家和行业政策引导下,在镁合金板带材研究及生产技术领域,“大铸锭热轧开坯”、“连续轧制”、“在线补热”、“炉卷状态轧制”、“卷式法生产”、“交叉轧制”、“搓轧工艺”、“连续铸轧”、“连铸连轧”、“温间轧制”、“高温冲压”、“低温大压下”等新技术和新工艺的研究不断深入,进而有力地推动了镁及镁合金板带的研发、试制和应用.但是,总体来说,目前大部分新技术和新工艺仍以实验室研究、试制为主,还没有进行产业化并实现大规模工业化生产与应用,尤其体现在镁合金板带卷式法生产方面.

镁合金热轧开坯、温冷轧成卷技术的试验性轧制早出现在前苏联.1970―1974年,前苏联轻合金研究院曾研究了轧制镁合金带卷的可能性.开发了250 mm×850 mm的大规格铸造工艺,并在2 800 mm四辊轧机上经过11～15道次,热轧到6.0～7.5 mm厚,然后在1 200 mm四辊可逆温冷轧机上进行了带卷轧制试验.带卷加热到380～400 ℃,将一些低合金化的镁合金带材卷轧制到2.0 mm的厚度,甚至轧制到1.2 mm.