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上篇 镁冶炼工艺2

第1章 概论2

1.1国内外镁工业2

1.1.1镁的发展阶段2

1.1.2世界镁工业3

1.1.3我国镁工业4

1.2镁矿资源5

1.3镁及镁合金的应用7

1.3.1镁的应用7

1.3.2镁合金的应用8

第2章 硅热还原法11

2.1硅热法炼镁的工艺流程11

2.1.1概述11

2.1.2硅热还原法的特点12

2.1.3硅热法炼镁的工艺流程12

2.2煅烧白云石13

2.2.1白云石的分解13

2.2.2煅烧白云石控制的条件14

2.2.3煅烧回转窑及其操作17

2.2.4其他煅烧设备21

2.2.5煅烧白云石的产物22

2.3还原炉料的准备23

2.3.1还原剂的选择23

2.3.2添加剂的选择24

2.3.3煅白、萤石及硅铁的配料25

2.3.4煅白、萤石及硅铁的磨粉工艺和设备27

2.3.5炉料的制团工艺及设备29

2.4镁的真空热还原30

2.4.1真空热还原过程的特点30

2.4.2真空热还原的基本原理31

2.4.3影响还原过程的因素34

2.5还原罐36

2.5.1还原罐的结构和工作环境36

2.5.2还原罐的材质37

2.5.3影响罐体使用寿命的因素37

2.6燃气或燃煤还原炉38

2.6.1煤气加热的还原炉38

2.6.2用煤加热的外热式还原炉38

2.6.3燃气或燃煤还原炉的生产实践39

2.6.4热还原辅助设备41

2.7蓄热式还原炉43

2.7.1蓄热燃烧系统的原理43

2.7.2传统燃烧与蓄热式燃烧43

2.7.3蓄热式还原炉换向方式44

2.8半连续和连续生产真空还原炉45

2.8.1熔渣导电半连续生产真空还原炉45

2.8.2连续还原炉46

2.9镁蒸气的冷凝与结晶47

2.10硅热法还原的产物49

2.11硅热法炼镁中的安全环保问题49

2.12硅热法炼镁新工艺50

第3章 电解法炼镁52

3.1电解法炼镁的工艺流程52

3.1.1概述52

3.1.2各种炼镁工艺流程53

3.2氯化镁的制备方法56

3.2.1道屋法56

3.2.2阿玛克斯法57

3.2.3氧化镁氯化法57

3.2.4诺斯克法57

3.3水氯镁石（MgC12.6H2O）制备氯化镁58

3.3.1氯化镁水合物脱水的基本原理58

3.3.2氯化镁水合物脱水与水解的相图60

3.3.3水氯镁石的一次脱水61

3.3.4水氯镁石的二次脱水62

3.4菱镁矿（氧化镁）氯化制备氯化镁63

3.4.1氧化镁氯化的基本原理63

3.4.2氧化镁的制备及氯化设备66

3.4.3影响氧化镁氯化的因素68

3.4.4氧化镁的氯化工艺72

3.5电解质75

3.5.1电解质的组成75

3.5.2电解质的性质75

3.5.3电解质组成对电解过程的影响79

3.5.4电解质中杂质对电解过程的影响79

3.6镁的电解81

3.6.1镁电解的电流效率及影响因素81

3.6.2镁电解中的电能消耗83

3.6.3镁电解用的电解槽84

3.6.4镁电解工艺88

第4章 粗镁精炼与镁锭的表面处理92

4.1粗镁精炼的工艺流程92

4.1.1粗镁精炼概述92

4.1.2粗镁精炼的工艺流程93

4.2粗镁93

4.2.1粗镁的化学组成及质量等级93

4.2.2粗镁中杂质的来源及分布情况93

4.2.3粗镁除杂方法95

4.3粗镁的熔剂精炼法97

4.3.1对熔剂的要求及熔剂组成97

4.3.2熔剂精炼的操作98

4.3.3熔剂精炼的设备98

4.4其他精炼方法100

4.4.1添加剂深度精炼100

4.4.2升华精炼100

4.4.3感应精炼炉精炼101

4.5浇注镁锭101

4.5.1影响镁锭浇注的因素101

4.5.2连续铸锭机102

4.5.3人工浇注103

4.5.4镁锭103

4.6镁锭的表面处理104

4.6.1镁锭腐蚀的原因104

4.6.2镁锭表面的处理方法104

下篇 镁合金熔炼工艺108

第5章 镁合金的牌号、分类及性能108

5.1镁合金的牌号108

5.1.1美国牌号108

5.1.2中国牌号109

5.1.3前苏联牌号109

5.1.4其他牌号及部分镁合金相近牌号对照109

5.2镁合金的分类112

5.2.1化学成分112

5.2.2成形工艺113

5.2.3是否含锆113

5.3镁合金的性能114

5.3.1铸造镁合金的性能及特点114

5.3.2变形镁合金的性能及特点116

第6章 镁合金熔炼的基本原理119

6.1镁的合金化119

6.1.1镁的合金化特点119

6.1.2镁的合金化强化原理120

6.1.3镁合金中合金元素对组织和性能的影响124

6.2镁合金系及相图127

6.2.1 Mg-Al二元系相图127

6.2.2 Mg-Zn二元系相图128

6.2.3 Mg-Mn二元系相图129

6.2.4 Mg-Li二元系相图130

6.2.5 Mg-RE系合金131

6.2.6其他合金相图134

6.3镁合金的一些物理化学特性135

6.3.1镁与氧的作用136

6.3.2镁与氢的相互作用137

6.3.3镁与氮的相互作用139

6.3.4镁与硫及SO2的相互作用139

6.3.5氯气与镁及其合金组元的作用139

6.3.6镁与B2 O3的作用140

6.3.7镁与水的作用140

第7章 镁合金生产前的准备工作141

7.1各种工具及材料的准备141

7.1.1生产镁合金用工具的准备141

7.1.2坩埚的准备141

7.1.3涂料的准备143

7.1.4炉料及熔炼用辅助材料的准备144

7.2配料145

7.2.1用粗镁或镁锭生产镁合金的配料操作注意事项145

7.2.2生产镁合金各金属加入量的计算146

7.2.3熔剂的选用及用量149

7.2.4用坩埚炉熔炼Mg-Al系合金的操作与步骤149

7.2.5各种铸造镁合金的推荐配料成分150

7.3中间合金的制备151

7.3.1中间合金的成分151

7.3.2各种中间合金的制备方法151

第8章 镁合金生产用设备及安全技术与操作154

8.1镁合金的熔炼设备154

8.1.1反射炉154

8.1.2坩埚炉155

8.1.3工频感应炉157

8.1.4双室熔炼炉和三室熔炼炉158

8.2镁合金的浇注设备159

8.2.1气体保护半连续浇注机159

8.2.2浇注镁合金锭用结晶槽和漏斗160

8.2.3其他常用浇注工具161

8.3电气控制系统163

8.4镁合金生产的安全技术与操作164

8.4.1镁合金发生燃烧和爆炸的化学反应机理164

8.4.2镁合金生产的安全技术164

8.4.3镁合金生产的安全操作条例166

第9章 镁合金生产工艺168

9.1镁合金生产工艺概要168

9.1.1镁合金生产工艺的特点168

9.1.2镁合金的生产技术169

9.2镁合金的生产工艺流程170

9.2.1熔剂保护镁合金的生产工艺流程170

9.2.2气体保护镁合金的生产工艺流程171

9.3反射炉熔炼镁合金工艺172

9.4坩埚炉熔炼镁合金工艺175

9.5熔剂法熔炼ZM-5合金的工艺176

9.6无熔剂法熔炼ZM-5合金的工艺177

9.7 AZ91镁合金熔炼的工艺178

9.8镁合金生产中需控制的重要环节179

9.9两种特殊元素的加入方法180

9.10废料复熔工艺181

第10章 镁合金生产过程防氧化及燃烧的方法183

10.1概述183

10.2熔剂保护法184

10.2.1熔剂的作用184

10.2.2对熔剂的要求184

10.2.3配制熔剂用盐类的性质185

10.2.4常用熔剂的成分和性能187

10.2.5熔剂的配制工艺189

10.2.6传统熔剂的不足之处190

10.2.7新型无公害熔剂191

10.3气体保护法191

10.3.1气体保护机理191

10.3.2保护气体193

10.3.3气体保护与熔剂保护的比较194

10.4合金化阻燃保护法194

第11章 镁合金熔体的净化与变质处理197

11.1镁合金熔体的净化处理197

11.1.1除气197

11.1.2除夹杂物198

11.2镁合金的变质原理及常用的变质剂200

11.2.1镁合金的变质原理200

11.2.2常用的变质剂201

11.3 Mg-Al系合金的变质处理202

11.3.1过热变质法202

11.3.2加碳变质法202

11.4 Mg-Zn、 Mg-RE系合金的变质处理205

11.4.1加锆细化晶粒205

11.4.2锆的加入方法206

11.5其他合金系的变质处理207

11.6电磁搅动镁合金液穴熔体细化晶粒208

11.7其他镁合金晶粒细化的工艺210

11.7.1半固态成形细化晶粒工艺210

11.7.2铸锭变形处理工艺211

11.7.3铸造粉末冶金成形工艺212

第12章 镁合金的浇注213

12.1镁合金浇注的特点及方法213

12.1.1 镁合金浇注的主要特点213

12.1.2镁合金浇注时应采取的措施213

12.1.3半连续浇注镁合金锭前的准备214

12.2镁合金的浇注工艺制度215

12.3镁合金的浇注方法217

12.3.1用浇包舀取合金熔体的浇注218

12.3.2有挡板坩埚的浇注219

12.4浇注过程中镁合金熔体的保护219

第13章 镁合金的质量控制和常见缺陷及防止方法221

13.1质量控制内容和检测方法221

13.1.1影响镁合金质量的因素221

13.1.2镁合金化学成分及夹杂物的检测方法222

13.2镁合金中常见的缺陷及防止方法226

13.2.1镁合金的裂纹倾向性226

13.2.2镁合金锭及铸件的偏析229

13.2.3镁合金锭及铸件的冷隔230

13.2.4镁合金锭及铸件的夹杂231

13.2.5镁合金铸件的缩松和缩孔232

13.2.6镁合金锭中带状气孔233

13.2.7镁合金锭中金属间化合物233

第14章 镁合金废料的回收与再利用234

14.1镁合金再生概述234

14.2镁合金废料的分类234

14.2.1压铸废料和机加工废料236

14.2.2报废的镁合金零部件236

14.3镁合金废料的回收工艺236

14.4镁合金废料的回收方式237

14.4.1厂内回收237

14.4.2厂外回收237

14.4.3废旧汽车上镁合金零部件的回收238

14.5镁合金废料的前期处理239

14.6镁合金废料的熔炼方法239

14.6.1镁切屑的重炼工艺240

14.6.2镁切屑真空蒸馏法240

14.6.3熔解法241

14.6.4无熔剂法243

14.7镁合金废料在熔炼中的质量控制244

14.7.1降低镁合金中铁的含量244

14.7.2降低镁合金中非金属杂质的含量245

14.7.3预防外来杂质246

14.8再生镁合金的质量要求及检测247

14.8.1再生镁合金的质量要求及检测项目247

14.8.2再生镁合金的检测方法247

14.9再生镁合金的未来248

参考文献249