鎂合金板帶生產(chǎn)介紹[1]

1、主要生產(chǎn)工藝主要生產(chǎn)工藝 1 1、鎂合金錠經(jīng)鑄軋生產(chǎn)成、鎂合金錠經(jīng)鑄軋生產(chǎn)成510mm的成卷板坯。的成卷板坯。2 2、鑄軋板坯經(jīng)過年溫軋鑄軋板坯經(jīng)過年溫軋生產(chǎn)出生產(chǎn)出0.26mm的成卷板帶。的成卷板帶。3 3、根據(jù)最終產(chǎn)品的用途進(jìn)行相應(yīng)的表面處理或精整。、根據(jù)最終產(chǎn)品的用途進(jìn)行相應(yīng)的表面處理或精整。一、項目概述一、項目概述 1 1、鎂合金板帶材的特點： 鎂合金板帶由于具有較高的比強度、比剛度、減振性、導(dǎo)熱性、電磁屏蔽性以及易切削性等良好的綜合性能，成為地面交通、航空航天、電子通訊等行業(yè)的重要新型材料。在能源問題、資源問題、環(huán)保問題日趨嚴(yán)峻的今天，鎂又具有可回收的特點，所以鎂合金被譽為繼鋼鐵、鋁

2、合金之后最佳替代產(chǎn)品，是“21世紀(jì)綠色工程結(jié)構(gòu)材料”。據(jù)統(tǒng)計在全球范圍內(nèi)，鎂合金的用量，10年來連續(xù)遞增率保持大于20%的增長記錄，其中鎂合金板帶具有很大的增長比例，目前，在金屬材料研究與應(yīng)用方面，鎂合金板帶是最活躍的技術(shù)領(lǐng)域之一。今后，隨著鎂合金性能的不斷開發(fā)，鎂合金板帶用途將有更大的拓展。2、中國的鎂含量及鎂合金板材情況： 我國是世界上鎂含量最豐富的國家之一，但是鎂合金的出口僅限于鎂錠等低附加值產(chǎn)品的出口。隨著資源的開發(fā)利用，國家逐步限制低端產(chǎn)品的出口而鼓勵高附加值產(chǎn)品的加工生產(chǎn)和出口。由于目前鎂板帶材加工成材率低，造成其成本昂貴，因而其應(yīng)用領(lǐng)域限制在航空、航天、軍工產(chǎn)品上。隨著全世界提倡

3、低碳經(jīng)濟(jì)，國家節(jié)能減排政策的出臺，列車（尤其是高鐵）、節(jié)能汽車的發(fā)展，鎂合金板材將會因其強度高而比重輕的特殊性能得到大量的應(yīng)用。但是鎂合金板材要用在車輛板材上，急需解決的問題是生產(chǎn)出成本低的1500mm以上寬幅鎂合金板材。 二、鎂合金板帶的市場需求情況 1、國際市場： 由于受國際范圍內(nèi)生產(chǎn)高性能鎂合金板材企業(yè)為數(shù)不多，而且產(chǎn)能較低的影響，目前國際市場上鎂合金板材出現(xiàn)的供不應(yīng)求狀況，據(jù)中國鎂業(yè)協(xié)會統(tǒng)計顯示，2008年國際市場上鎂合金板材的需求量是6萬噸，但實際供應(yīng)量僅在4000噸左右，供需缺口非常之大。2010年國際市場鎂合金板材的需求量將達(dá)到15萬噸，但實際供應(yīng)能力估計在3至5年內(nèi)不會有太大的

4、增加，最高也不會突破5萬噸，因此，這種供不應(yīng)求的情況必然會給鎂合金生產(chǎn)企業(yè)提供大好的商機(jī)和可靠的市場保障。鎂合金板材有著巨大的發(fā)展?jié)摿蛷V闊的市場前景。2、國內(nèi)市場：1）目前市場： 適用于IT關(guān)聯(lián)產(chǎn)品，音響制品，醫(yī)療儀器等，主流型號為AZ31，厚度0.1-2.5mm，寬度310mm以下，該產(chǎn)品在日本主要提供給：松下（筆記本電腦），卡西歐（手機(jī)，數(shù)碼照相機(jī)）等，而3C產(chǎn)品的外殼用鎂合金板：厚度0.52.5，寬度310mm以 下。我國在壓鑄鎂合金電腦筆記本外殼方面,已經(jīng)可以成批量規(guī)模生產(chǎn),但是,在用鎂合金板沖壓成形電腦筆記本外殼方面,尚未取得工業(yè)化的規(guī)模生產(chǎn)技術(shù)。這其中有兩方面的技術(shù)難點。一是可用

5、于沖壓成形的具有良好塑性加工性能的鎂合金板材,在國內(nèi)還沒有達(dá)到工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)的水平;二是對鎂合金板的沖壓成形技術(shù)本身也沒有達(dá)到工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)的水平。 首先是板材問題,目前處于研發(fā)階段的鎂合金板材的制造方法很多,比如;連鑄連軋,多道次溫軋,擠壓開坯+精軋等。其中后兩種成形的鎂板,沖壓性能相對好些。特別是采用擠壓開坯+精軋的方法來制造鎂合金板,即可以減少粗軋熱軋道次,從而大大降低加工成本,又可以通過最后的精軋,使鎂板達(dá)到?jīng)_壓加工所要求的塑性。這是一種很有市場前景的鎂合金板材加工的工藝路線。2）、正在發(fā)展的市場： 對于汽車外板，一般都是用普碳冷軋鋼板或鍍鋅板，厚度為0.7.2mm,隨著汽車工業(yè)的快速

6、發(fā)展，我國已經(jīng)成為世界第一的汽車生產(chǎn)和銷售大國據(jù)中汽協(xié)發(fā)布的信息，2009年中國汽車產(chǎn)銷分別完成1379.10萬輛和1364.48萬輛，同比增長48.30和46.15。2010年中國汽車工業(yè)仍將呈現(xiàn)較好的發(fā)展態(tài)勢，預(yù)計全年汽車產(chǎn)銷增長10左右，有望達(dá)到1500萬輛 。汽車的儀表盤、車門內(nèi)襯板、后備箱蓋板、汽車外板等逐步可使用鎂合金板，因此對于開發(fā)汽車用板材具有比較廣闊的市場潛力。3）潛在市場飛機(jī)蒙皮板，目前在航空航天上除了大量使用的飛機(jī)蒙皮板為鋁合金板，但是利用變形鎂合金板材作為飛機(jī)蒙皮板和壁板的技術(shù)已經(jīng)開發(fā)并得到應(yīng)用，所以鎂合金板材在飛機(jī)制造領(lǐng)域也具有可觀的使用量。此外鎂合金厚板在制造衛(wèi)星和

7、登月飛船底座，中板則用來制造戰(zhàn)斗機(jī)副油箱和襯板等其它結(jié)構(gòu)件，目前年消費量在300噸以上。由于鎂合金軋制板材具有較好的致密性和優(yōu)良的綜合性能，在高速列車、城市輕軌列車車廂內(nèi)壁、集裝箱內(nèi)層隔板等產(chǎn)品上，在輕軌車廂地板上大量采用鎂合金蜂窩板，不僅可減輕車廂的重量，而且可以提高隔音效果和減振性。例如德國鎂合金蜂窩板的上下面板：1.4514504500。交通運輸裝備輕量化研究所的研究結(jié)果證明了以上鎂合金蜂窩板的特殊性能，其面板厚度為12mm 。交通運輸裝備輕量化研究所的所長明確指出：“目前我國正在加大軌道交通建設(shè)，近10年內(nèi)的目標(biāo)是實現(xiàn)“四縱四橫”的格局，這一計劃完成后大城市就能爭取當(dāng)天去當(dāng)天回；城際高

8、速列車鐵路線全國規(guī)劃建設(shè)超過20條，所以從總體需求來看，軌道建設(shè)投資很大，這些都向我們展示了鎂合金在機(jī)車輕量化應(yīng)用的前景?！比?、市場定位根據(jù)以上分析：市場定位方向以1.55mm厚度范圍產(chǎn)品需求為主導(dǎo)。使用領(lǐng)域如城市輕軌列車車廂內(nèi)壁、鎂合金蜂窩板的面板。發(fā)展1.2mm的高檔汽車面板市場。兼顧少量0.21.0mm用于IT關(guān)聯(lián)產(chǎn)品，音響制品，醫(yī)療儀器等.（一臺筆記本電腦1mm鎂合金板用量最多0.4Kg）。開發(fā)飛機(jī)蒙皮等航天市場。所以最終產(chǎn)品厚度范圍：0.25.0mm。五、鎂合金板帶材料選擇 由于目前的鎂合金材料中適合軋制的是變形鎂合金AZ31B、 ZK60A，因此本次板帶工程的產(chǎn)品中主要以典型的變形

9、鎂合金AZ31B為主，兼顧ZK60A為代表的其它鎂合金板帶產(chǎn)品的生產(chǎn)，并且在以后的生產(chǎn)中可根據(jù)市場需求和新的鎂合金材料的研制成功，逐步試制其它牌號的鎂合金板帶產(chǎn)品。質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示（質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示（%）牌號MgAlZnZrSiCaCu其它=AZ31B余量3.01.0_0.080.040.010.30ZK60A余量_5.50.45_0.30 Mg-Mn系合金中添加系合金中添加RE能夠顯著細(xì)化合金晶粒，生成高硬耐熱的含稀土相，改善能夠顯著細(xì)化合金晶粒，生成高硬耐熱的含稀土相，改善此類變形鎂合金強度偏低的弱勢，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍此類變形鎂合金強度偏低的弱勢，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍合金合金抗拉強度抗拉強度MPab屈服強

10、度屈服強度MPa0.2疲勞極限疲勞極限MPa硬度硬度HBS沖擊韌性沖擊韌性104J伸長率伸長率%MB1210100754564MB825017085551219-24合金合金抗拉強度抗拉強度屈服強度屈服強度100 150 200 250150 MB1180130806045MB820016014012060AZ91-REMax 150CMg- Al- REMax 200CMg- Y-RE- Zr250CMg-Y-RE-Zn250CMg-Zn-RE-Zr常溫常溫Mg-Gd-RE300 C含稀土合金系含稀土合金系溫度溫度(a) 鎂板生產(chǎn)的鎂板生產(chǎn)的神舟神舟6號上電器箱號上電器箱 (b) 無人機(jī)偵察

11、平臺用電器箱無人機(jī)偵察平臺用電器箱 釔是提高鎂合金力學(xué)性能的優(yōu)良添加劑，因此在稀土釔是提高鎂合金力學(xué)性能的優(yōu)良添加劑，因此在稀土鎂合金的開發(fā)過程中，釔備受人們關(guān)注鎂合金的開發(fā)過程中，釔備受人們關(guān)注 合金合金UTS (MPa)YS (MPa) (%)室溫室溫250室溫室溫250室溫室溫250Mg-6Y -10Gd (T6)302324270260 3 6Mg-7Y -4Ho (T6)284232200168919Mg-6Y -1.5Ce (T6)280223158141817Mg-6Y -1.5La (T6)2512101401291226凈化作用凈化作用 稀土在鎂合金中具有除氫、除氧、除硫、除

12、鐵、除夾雜物的作用，達(dá)到除氣精稀土在鎂合金中具有除氫、除氧、除硫、除鐵、除夾雜物的作用，達(dá)到除氣精煉、凈化熔體煉、凈化熔體活化作用活化作用 稀土是鎂合金的表面活性元素，可以降低合金液的表面張力，提高鎂合金的稀土是鎂合金的表面活性元素，可以降低合金液的表面張力，提高鎂合金的鑄造性能，特別是流動性，此外還能改善鎂合金焊接性能，減少疏松和熱裂傾向鑄造性能，特別是流動性，此外還能改善鎂合金焊接性能，減少疏松和熱裂傾向細(xì)化作用細(xì)化作用 稀土在固液界面前沿富集引起成分過冷，形成新的形核帶，生成細(xì)化等軸晶。稀土在固液界面前沿富集引起成分過冷，形成新的形核帶，生成細(xì)化等軸晶。此外，稀土在固液前沿的富集使其起到

13、阻礙此外，稀土在固液前沿的富集使其起到阻礙Mg晶粒長大的作用，進(jìn)一步促進(jìn)了晶粒長大的作用，進(jìn)一步促進(jìn)了晶粒的細(xì)化晶粒的細(xì)化 合金化合金化/ /微合金化作用微合金化作用 稀土能與鎂及其它合金化元素形成金屬間化合物，這些含稀土的金屬間化合物稀土能與鎂及其它合金化元素形成金屬間化合物，這些含稀土的金屬間化合物一般具有高熔點、高熱穩(wěn)定性等特點，它們呈細(xì)小化合物粒子彌散分布于晶界和晶一般具有高熔點、高熱穩(wěn)定性等特點，它們呈細(xì)小化合物粒子彌散分布于晶界和晶內(nèi)，能改變鎂合金中化合物的相組成、形態(tài)、大小、分布、和數(shù)量，減慢晶界滑移內(nèi)，能改變鎂合金中化合物的相組成、形態(tài)、大小、分布、和數(shù)量，減慢晶界滑移和晶內(nèi)位

14、錯運動和晶內(nèi)位錯運動RE在鎂合金中的作用與強化效果固溶強化固溶強化 大部分稀土元素在鎂中具有較高的固溶度；稀土原子溶入鎂基體中，增強原子大部分稀土元素在鎂中具有較高的固溶度；稀土原子溶入鎂基體中，增強原子間的結(jié)合力，使基體產(chǎn)生晶格畸變；固溶強化的作用主要是減慢原子的擴(kuò)散速率，間的結(jié)合力，使基體產(chǎn)生晶格畸變；固溶強化的作用主要是減慢原子的擴(kuò)散速率，降低位錯的攀移速率，從而強化基體，提高合金的高溫蠕變性能降低位錯的攀移速率，從而強化基體，提高合金的高溫蠕變性能彌散強化彌散強化 稀土與鎂或其它合金化元素在合金凝固過程中形成穩(wěn)定的第二相粒子，由于第稀土與鎂或其它合金化元素在合金凝固過程中形成穩(wěn)定的第二

15、相粒子，由于第二相粒子具有高熔點、高熱穩(wěn)定性、高硬度等特點，因此在高溫下可以釘扎晶界，二相粒子具有高熔點、高熱穩(wěn)定性、高硬度等特點，因此在高溫下可以釘扎晶界，抑制晶界滑移；阻止位錯運動，強化合金基體抑制晶界滑移；阻止位錯運動，強化合金基體時效沉淀強化時效沉淀強化 稀土在鎂中所具有的較高固溶度隨溫度降低而降低，當(dāng)處于高溫下的單相固溶稀土在鎂中所具有的較高固溶度隨溫度降低而降低，當(dāng)處于高溫下的單相固溶體快速冷卻時，形成不穩(wěn)定的過飽和固溶體，經(jīng)過長時間的時效，則形成細(xì)小而彌體快速冷卻時，形成不穩(wěn)定的過飽和固溶體，經(jīng)過長時間的時效，則形成細(xì)小而彌散的析出沉淀相。析出相與位錯之間交互作用，提高合金的強度

16、散的析出沉淀相。析出相與位錯之間交互作用，提高合金的強度 細(xì)晶強化細(xì)晶強化 稀土元素對鎂合金組織具有細(xì)化作用，組織的細(xì)化可以提高合金的力學(xué)性能稀土元素對鎂合金組織具有細(xì)化作用，組織的細(xì)化可以提高合金的力學(xué)性能 目前我國第一條鎂合金板材鑄軋生產(chǎn)線，也是世界第三條生產(chǎn)線目前我國第一條鎂合金板材鑄軋生產(chǎn)線，也是世界第三條生產(chǎn)線 鎂板照片板帶四輥軋機(jī)組照片板帶四輥軋機(jī)組照片熔熔煉煉鑄鑄錠錠銑銑面面加加熱熱擠擠壓壓粗粗軋軋鑄鑄軋軋溫溫軋軋1 1鑄錠熱軋法鑄錠熱軋法80-9080-9020201 12 2鑄錠擠壓法鑄錠擠壓法20201.51.53 3鑄軋成型法鑄軋成型法303060600.40.44 4鑄

17、軋溫軋法鑄軋溫軋法 80-9080-9070700.50.5序序號號名稱名稱加工工序加工工序成本比成本比備備注注壓下壓下率率(%)成材率成材率(%)七、工藝路線及流程 根據(jù)六中鎂合金板帶生產(chǎn)工藝方法的對比，確定的生產(chǎn)工藝路線及流程見下圖： 1、工藝路線研究線路2、工藝流程鎂合金鑄錠預(yù)熱熔煉鑄軋分切卸卷卷取運輸裝置切頭/切邊加熱補溫保溫溫軋行車吊運上卷開卷卷取卸卷打捆退火入成品庫卷材稱重3、工藝路線的確定 根據(jù)以上工藝方法，確定兩條工藝路線： 1、鑄軋+四輥溫軋 主要生產(chǎn)0.52X1000mm產(chǎn)品； 2、鑄軋+六輥溫軋 主要生產(chǎn)0.55X1600mm產(chǎn)品；八、產(chǎn)品規(guī)格及年產(chǎn)量1、產(chǎn)品品種及規(guī)格：

18、1）鎂合金板帶鑄軋成卷產(chǎn)品：厚度：5 10mm寬度： 500 1000 1700mm卷重：7t2)鎂合金板帶溫軋成卷產(chǎn)品：厚度：0.5 2.0mm寬度： 500 1000 1600mm卷重：5t3）供貨狀態(tài)：O、H2、年產(chǎn)量 1）一條鑄軋線產(chǎn)品大綱及年產(chǎn)量：寬度厚度合計百分比5678910100019.6 47.0 54.8 62.7 70.5 39.2 293.8 8%110043.1 103.4 120.6 137.9 155.1 86.2 646.3 18%130050.9 122.2 142.6 162.9 183.3 101.8 763.8 21%150052.9 126.9 148

19、.1 169.2 190.4 105.8 793.2 22%160050.1 127.8 140.4 160.4 191.8 100.3 770.8 21%170026.6 63.9 74.6 85.2 95.9 53.3 399.5 11%合計243.2 591.3 681.1 778.3 886.9 486.5 3667.3 100%2）一條溫軋機(jī)組的產(chǎn)品大綱及年產(chǎn)量厚度寬度合計百分比80010001000120012001400140016000.51.0304055752006%1.02.09012016522560020%2.03.012016022030080027%3.04.01

20、3018024035090030%4.05.075100137.5187.550017%合計445600817.51137.53000100%九、主機(jī)組設(shè)備組成 1、鑄軋機(jī)組1）、設(shè)備組成表序號設(shè)備名稱數(shù)量單位序號設(shè)備名稱數(shù)量單位1熔煉爐1套9卸卷小車1臺2靜置爐2套10儲卷臺1臺3鑄軋機(jī)1臺11保溫罩1臺4過渡臺1臺12加熱系統(tǒng)1套5對中裝置1臺13液壓(潤滑)系統(tǒng)1套6夾送輥1臺14電氣系統(tǒng)1套7分切剪1臺15循環(huán)水冷卻系統(tǒng)1套8卷取機(jī)1臺2）鑄軋機(jī)組工藝參數(shù) 材質(zhì)：鎂合金AZ31B ZK60A 抗拉強度 260Mpa 305Mpa 屈服強度 170Mpa 215Mpa 以購進(jìn)鎂合金錠為主

21、要熔煉原料。 機(jī)組速度：0.81.5m/min 鑄軋溫度： 635650 保護(hù)氣體： SF6 軋機(jī)規(guī)格： 最大軋制力：KN 卷重：噸 年產(chǎn)量：噸 機(jī)組有效生產(chǎn)時間：4800小時2、溫軋機(jī)組1）、機(jī)組設(shè)備組成序號名稱數(shù)量單位序號名稱數(shù)量單位1機(jī)械部分3液壓潤滑部分套1.1鎂合金卷運輸裝置1套3.1AGC液壓壓下控制系統(tǒng)1套1.2儲料臺2套3.2CPC開卷對中控制系統(tǒng)1套1.3補溫保溫爐1套3.3液壓傳動控制系統(tǒng)1套1.4上卷小車 1臺3.4稀油潤滑系統(tǒng)1套1.5開卷機(jī)1臺3.5油氣潤滑系統(tǒng)1套1.6開卷機(jī)保溫罩1套3.6工藝潤滑系統(tǒng)1套1.7開頭矯直機(jī)1臺3.7板面清理系統(tǒng)1套1.8軋機(jī)入口保溫

22、罩1套3.8水冷卻系統(tǒng)1套1.9機(jī)前裝置1套4電控部分套2溫軋機(jī)1臺4.1主機(jī)直流傳動裝置1套2.1機(jī)后裝置1套4.2卷取機(jī)直流傳動裝置1套2.2軋機(jī)出口保溫罩1套4.3開卷機(jī)直流傳動裝置1套2.3夾送轉(zhuǎn)向輥1臺4.4PLC系統(tǒng)1套2.4卷取機(jī)1臺4.5電氣柜 IP201套2.5開卷機(jī)保溫罩1套4.6操作臺箱(含操作計算機(jī))1套2.6卸卷小車2臺4.7AGC系統(tǒng)1套2.7支撐輥、工作輥換輥裝置1套4.8測厚儀2套4.9大直流電機(jī)3臺2）四輥溫軋機(jī)組工藝參數(shù)來料厚度 5-10mm 入口帶寬度：800-1700mm入口卷尺寸：內(nèi)徑610mm 外徑最大2300mm入口卷重量：最大5t機(jī)組速度：75/

23、200m/min(穿帶速度：約10m/min)軋制溫度：300-350成品卷寬度：800-1600mm成品卷尺寸：內(nèi)徑610mm 外徑最大2300mm成品卷重量：最大5t成品厚度：0.6-5.0年產(chǎn)量：5000t軋機(jī)規(guī)格：5701850/15001800最大軋制力：15000KN十、機(jī)組布置 1、熔煉鑄軋機(jī)組布置圖 2、溫軋機(jī)組布置圖 3、表面處理機(jī)組布置圖 4、切邊及表面檢查布置圖 （見附圖）十一、工廠總平面布置圖 廠房工藝平面布置圖 工廠總平面布置圖 見附圖十二、全廠勞動定員 勞動定員表序號崗位名稱每班人數(shù)輪休合計一二三1原料庫管111142熔煉車間6666243鑄軋車間666624加熱補

24、溫444124溫軋車間12126305精整車間12126機(jī)修車間667成品堆放33288生產(chǎn)人員合計9管理人員3010全場定員150十三、車間工作制度 機(jī)組采用三班連續(xù)運轉(zhuǎn)工作制為計算前提條件 （四班三運轉(zhuǎn)） 機(jī)組有效作業(yè)時間 a、日歷時間：365天/年24小時/天=8760小時/年 b、年修停產(chǎn)時間：1次/年14天/次24小時/天=336小時/年 c、定修停產(chǎn)時間：22次/年25小時/次=550小時/年 d、設(shè)備事故停機(jī)：460小時/年 e、非計劃停機(jī)：934小時/年 f、操作時間： a-b-c-d-e=6480小時/年 g、輔助時間每班：2小時13分鐘（可調(diào)整） h、有效生產(chǎn)時間：4800小時十四、工程建設(shè)總的投資估算 1、設(shè)備投資: 對于該項目即1000mm、1600mm兩條鎂合金板帶的鑄軋和1000mm板帶四輥溫軋、 1600mm板帶六輥溫軋四條主要機(jī)組，精整及表面處理機(jī)組總的設(shè)備約需要19620萬元 2、廠房及公輔建設(shè)約需要6200 。 3、總投資約需要25820萬元。 以上投資不含土地費、設(shè)備安裝、調(diào)試等費用十五、目前市場情況分析