鎂加工廠設計(engineering design of magnesium fabrication plant)

以鎂及少量鋁、錳、鋅等合金組元為原料，通過塑性加工，生產(chǎn)鎂板、帶、管、棒、型材和鍛件的有色金屬加工廠設計。產(chǎn)品中以鎂合金板材需要量最大，常用規(guī)格為厚0．5～10mm，寬度400～1500mm；管材多為壁厚5mm以上的厚壁管；棒材直徑為φ10～160mm。

鎂材比強度高，但加工困難、價格貴，主要在航空、航天工業(yè)中使用，市場需求量小。其加工工藝參數(shù)大部分與鋁合金接近，但鎂的熔煉鑄造對防爆、防腐蝕有嚴格要求。中國采取與鋁加工廠協(xié)作的方式進行鎂加工。即單獨建設鎂熔鑄車間生產(chǎn)鎂合金鑄錠，其軋制、擠壓、鍛造、熱處理和精整工序，在鋁加工廠的相應車間完成，僅增加少量鎂材生產(chǎn)工藝要求的特殊設備和設施。

工藝流程 鎂加工工藝主要包括鎂合金熔煉、鑄造成錠和將錠坯經(jīng)塑性加工生產(chǎn)出各種加工材。鎂合金采用反射爐或電爐熔煉。鎂是活性易燃的金屬，熔煉須在熔劑(一般用光鹵石為主要原料)覆蓋下進行，所有入爐原料及熔劑都應充分干燥，以免熔融鎂和水發(fā)生強烈化學反應，引起爆炸事故。熔煉好的鎂熔體轉至保溫爐進行靜置調溫后，用半連續(xù)鑄造機鑄造成錠。為防止轉注和鑄造過程中鎂氧化燃燒，流槽和結晶器的金屬液表面采用二氧化硫氣體保護。鋸切成定尺的錠坯，經(jīng)均勻化處理和表面銑削后，扁錠送往板帶車間熱軋，圓錠送往管棒型車間擠壓。

扁錠在加熱爐加熱至熱軋溫度，熱軋機的軋輥也要預熱到200℃以上才能進行熱軋。厚板(22～70mm)、中板(6～22mm)產(chǎn)品直接由熱軋機軋至成品厚度。薄板(0．5～5mm)生產(chǎn)時，要先對熱軋板坯或帶坯進行清洗和化學處理，除去其表面氧化膜，然后溫軋出成品。圓錠在加熱爐加熱至擠壓溫度后，通過擠壓，生產(chǎn)出管、棒、型材產(chǎn)品。鎂在室溫下塑性差，板帶材、管棒型材的精整(矯直、剪切)都要在加溫狀態(tài)下進行。鎂鍛件一般用擠壓棒材做坯料，鍛造前模具須預熱至150～300℃，模鍛制品用噴丸法進行表面強化并降低其粗糙度。鎂耐大氣腐蝕性能差，產(chǎn)品出廠前要進行陽極氧化處理并涂油包裝。

設備選擇 包括熔煉爐、鑄造機、板帶材軋機、擠壓機、鍛造水壓機和加熱爐等設備的選擇。

鎂熔煉設備有火焰反射爐、坩堝爐和無鐵芯感應電爐三種。反射爐有矩形和圓形兩種。為減少熔池表面金屬燒損，鎂熔煉爐往往設計成圓形的。容量小于10t的圓形爐采用爐門加料，以油或氣為燃料。反射爐容量大、成本較低，適用于各種規(guī)模的車間。坩堝爐和無鐵芯感應電爐金屬燒損低，但造價高，只在特定條件下選用。

鎂合金鑄錠多采用立式半連續(xù)鑄造機鑄造，鑄造機有液壓、鋼絲繩、絲杠等傳動方式。某些鎂合金還采用水浸式液壓沉降鑄造機。

鎂板帶材軋機、擠壓機、鍛造水壓機與鋁板帶車間、鋁管棒型線車間、鋁鍛件車間的設備基本相同。但軋機需配備軋輥預熱裝置、高濃度工藝乳液潤滑系統(tǒng)和張力卷筒的保溫裝置，以使帶卷保持在300℃左右。

鎂合金鑄錠及板坯的加熱、板材的成品退火，均選用空氣循環(huán)式電阻爐。

特殊要求 鎂熔鑄時熔劑的揮發(fā)物對人體有害，對建筑物有腐蝕作用，鎂熔鑄車間須有良好的通風設備，廠房的鋼筋混凝土或鋼結構構件及圍護結構表面都須涂防腐漆。殘屑庫須嚴格防水防濕，以防鎂屑自燃起火。鎂加工廠的生產(chǎn)車間須有完備的防火設施，滅火要采用熔劑、干燥砂子和石棉被等滅火材料，切忌用水滅火。