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上篇 镁冶炼工艺3

第1章 概论3

1.1 国内外镁工业3

1.1.1 镁的发展阶段3

1.1.2 世界镁工业4

1.1.3 中国镁工业4

1.1.4 中国镁工业现有的优势5

1.2 镁矿资源6

1.3 镁及镁合金的应用8

1.3.1 镁的应用8

1.3.2 镁合金的应用8

参考文献11

第2章 硅热还原法12

2.1 硅热法炼镁的工艺流程及原理12

2.1.1 概述12

2.1.2 硅热法炼镁的工艺流程12

2.1.3 硅热法炼镁的基本原理13

2.2 煅烧白云石制取煅白15

2.2.1 白云石的分解与煅白的质量15

2.2.2 影响煅白质量的因素17

2.2.3 煅烧回转窑及其操作19

2.2.4 其他煅烧设备21

2.3 还原炉料的准备21

2.3.1 还原剂的选择21

2.3.2 添加剂的选择22

2.3.3 煅白、萤石及硅铁的配料23

2.3.4 煅白、萤石及硅铁的磨粉工艺和设备25

2.3.5 炉料的制团工艺及设备26

2.4 镁的真空热还原28

2.4.1 硅热还原法的特点28

2.4.2 真空热还原过程的特点28

2.4.3 各种因素对还原过程的影响29

2.4.4 还原罐31

2.4.5 燃气或燃煤还原炉及生产实践32

2.4.6 燃气或燃煤还原炉抽真空设施36

2.4.7 半连续和连续生产真空还原炉37

2.5 镁蒸气的冷凝与结晶39

2.6 硅热法炼镁中的安全环保问题40

2.7 硅热法炼镁新工艺40

参考文献41

第3章 电解法炼镁43

3.1 电解法炼镁的工艺流程43

3.1.1 概述43

3.1.2 各种炼镁工艺流程43

3.2 氯化镁的制备方法47

3.2.1 道屋法47

3.2.2 阿玛克斯法47

3.2.3 氧化镁氯化法47

3.2.4 诺斯克法47

3.3 水氯镁石（MgCl2·6H2O）制备氯化镁48

3.3.1 氯化镁水合物脱水的基本原理48

3.3.2 氯化镁水合物脱水与水解的相图49

3.3.3 水氯镁石的一次脱水50

3.3.4 水氯镁石的二次脱水51

3.4 菱镁矿（氧化镁）氯化制备氯化镁53

3.4.1 氧化镁氯化的基本原理53

3.4.2 氧化镁的制备及氯化设备55

3.4.3 影响氧化镁氯化的因素56

3.4.4 氧化镁的氯化工艺60

3.5 电解质62

3.5.1 电解质的组成62

3.5.2 电解质的性质62

3.5.3 电解质组成对电解过程的影响65

3.5.4 电解质中杂质对电解过程的影响66

3.6 镁的电解67

3.6.1 镁电解的电流效率及影响因素67

3.6.2 镁电解中的电能消耗69

3.6.3 镁电解用的电解槽70

3.6.4 镁电解工艺73

参考文献76

第4章 粗镁精炼与镁锭的表面处理77

4.1 粗镁精炼的工艺流程77

4.1.1 粗镁精炼概述77

4.1.2 粗镁精炼的工艺流程78

4.2 结晶镁78

4.2.1 结晶镁的化学组成及质量等级78

4.2.2 结晶镁中杂质的来源及分布情况78

4.2.3 结晶镁除杂方法79

4.3 结晶镁的熔剂精炼法81

4.3.1 对熔剂的要求及熔剂组成81

4.3.2 熔剂精炼的操作82

4.3.3 熔剂精炼的设备82

4.4 其他精炼方法84

4.4.1 添加剂深度精炼84

4.4.2 升华精炼84

4.4.3 感应精炼炉精炼85

4.5 浇注镁锭的工艺及设备85

4.5.1 影响镁锭浇注的因素85

4.5.2 连续铸锭机86

4.6 镁锭的表面处理86

4.6.1 镁锭腐蚀的原因86

4.6.2 镁锭表面的处理方法86

参考文献87

下篇 镁合金熔炼工艺91

第5章 镁合金的牌号、分类及性能91

5.1 镁合金的牌号91

5.1.1 美国牌号91

5.1.2 中国牌号92

5.1.3 前苏联牌号93

5.1.4 其他牌号及部分镁合金相近牌号对照93

5.2 镁合金的分类94

5.2.1 化学成分95

5.2.2 成形工艺95

5.2.3 是否含锆95

5.3 镁合金的性能96

5.3.1 铸造镁合金的性能及特点96

5.3.2 变形镁合金的性能及特点98

参考文献99

第6章 镁合金熔炼的基本原理101

6.1 镁的合金化101

6.1.1 镁的合金化特点101

6.1.2 镁的合金化强化原理102

6.1.3 镁合金中合金元素对组织和性能的影响105

6.2 镁合金系及相图107

6.2.1 Mg-Al二元系相图108

6.2.2 Mg-Zn二元系相图109

6.2.3 Mg-Mn二元系相图110

6.2.4 Mg-Li二元系相图111

6.2.5 Mg-RE系合金112

6.2.6 其他合金相图114

6.3 镁合金的一些物理化学特性115

6.3.1 镁与氧的作用115

6.3.2 镁与氢的相互作用117

6.3.3 镁与氮的相互作用118

6.3.4 镁与硫及SO2的相互作用118

6.3.5 氯气与镁及其合金组元的作用118

6.3.6 镁与B2O3的作用119

6.3.7 镁与水的作用119

参考文献119

第7章 镁合金生产前的准备工作121

7.1 各种工具及材料的准备121

7.1.1 生产镁合金用工具的准备121

7.1.2 坩埚的准备121

7.1.3 涂料的准备123

7.1.4 炉料及熔炼用辅助材料的准备123

7.2 配料125

7.2.1 用粗镁或镁锭生产镁合金的配料操作注意事项125

7.2.2 生产镁合金各金属加入量的计算125

7.2.3 熔剂的选用及用量128

7.2.4 用坩埚炉熔炼Mg Al系合金的操作与步骤128

7.2.5 各种铸造镁合金的推荐配料成分129

7.3 中间合金的制备130

7.3.1 中间合金的成分130

7.3.2 各种中间合金的制备方法130

参考文献132

第8章 镁合金生产用设备及安全技术与操作133

8.1 镁合金的熔炼设备133

8.1.1 反射炉133

8.1.2 坩埚炉134

8.1.3 工频感应炉135

8.1.4 双室和三室熔化炉137

8.2 镁合金的浇注设备137

8.2.1 气体保护半连续浇注机137

8.2.2 浇注镁合金锭用结晶槽和漏斗138

8.2.3 其他常用浇注工具139

8.3 电气控制系统141

8.3.1 熔化及保温控制系统141

8.3.2 混合保护气体切换流程141

8.4 镁合金生产的安全技术与操作142

8.4.1 镁合金发生燃烧和爆炸的化学反应机理142

8.4.2 镁合金生产的安全技术143

8.4.3 镁合金生产的安全操作条例145

参考文献145

第9章 镁合金生产工艺146

9.1 镁合金生产工艺概要146

9.1.1 镁合金生产工艺的特点146

9.1.2 镁合金的生产技术147

9.2 镁合金的生产工艺流程148

9.2.1 熔剂保护镁合金的生产工艺流程148

9.2.2 气体保护镁合金的生产工艺流程148

9.3 反射炉熔炼镁合金工艺149

9.4 坩埚炉熔炼镁合金工艺152

9.5 熔剂法熔炼ZM-5合金的工艺153

9.6 无熔剂法熔炼ZM-5合金的工艺（用SF6混合气体作保护性气体）154

9.7 AZ91镁合金熔炼的工艺155

9.8 镁合金生产中需控制的重要环节156

9.9 两种特殊元素的加入方法157

9.10 废料复熔工艺157

参考文献158

第10章 镁合金生产过程防氧化及燃烧的方法159

10.1 概述159

10.2 熔剂保护法159

10.2.1 熔剂的作用159

10.2.2 对熔剂的要求160

10.2.3 配制熔剂用盐类的性质160

10.2.4 常用熔剂的成分和性能162

10.2.5 熔剂的配制工艺164

10.2.6 传统熔剂的不足之处165

10.2.7 新型无公害熔剂166

10.3 气体保护法166

10.3.1 气体保护机理166

10.3.2 SF6气体的基本性质及SF6与Mg之间的反应167

10.3.3 SF6混合气体的保护气氛168

10.3.4 采用SF6气体保护须注意的问题170

10.3.5 SF6气体的混合装置简图171

10.3.6 减少SF6用量的具体措施171

10.3.7 气体保护与熔剂保护的比较173

10.4 合金化阻燃保护法173

参考文献174

第11章 镁合金熔体的净化与变质处理176

11.1 镁合金熔体的净化处理176

11.1.1 除气176

11.1.2 除夹杂物177

11.2 镁合金的变质原理及常用的变质剂179

11.2.1 镁合金的变质原理179

11.2.2 常用的变质剂179

11.3 Mg-A1系合金的变质处理180

11.3.1 过热变质法180

11.3.2 加碳变质法180

11.4 Mg-Zn、Mg-RE系合金的变质处理182

11.4.1 加锆细化晶粒182

11.4.2 锆的加入方法183

11.5 其他合金系的变质处理184

11.6 电磁搅动镁合金液穴熔体细化晶粒185

11.7 其他镁合金晶粒细化的工艺187

11.7.1 半固态成形细化晶粒工艺187

11.7.2 铸锭变形处理工艺187

11.7.3 铸造粉末冶金成形工艺188

参考文献188

第12章 镁合金的浇注190

12.1 镁合金浇注的特点及方法190

12.1.1 镁合金浇注的主要特点190

12.1.2 镁合金浇注时应采取的措施190

12.1.3 半连续浇注镁合金锭前的准备191

12.2 镁合金的浇注工艺制度191

12.3 镁合金的浇注方法194

12.3.1 用浇包舀取合金熔体的浇注194

12.3.2 有挡板坩埚的浇注195

12.4 浇注过程中镁合金熔体的保护195

参考文献196

第13章 镁合金的质量控制和常见缺陷及防止方法198

13.1 质量控制内容和检测方法198

13.1.1 影响镁合金质量的因素198

13.1.2 镁合金化学成分及夹杂物的检测方法199

13.2 镁合金中常见的缺陷及防止方法202

13.2.1 镁合金的裂纹倾向性202

13.2.2 镁合金锭及铸件的偏析204

13.2.3 镁合金锭及铸件的冷隔206

13.2.4 镁合金锭及铸件的夹杂206

13.2.5 镁合金铸件的疏松和缩孔207

13.2.6 镁合金锭中带状气孔208

13.2.7 镁合金锭中金属间化合物208

参考文献209

第14章 镁合金废料的回收与再利用210

14.1 镁合金再生概述210

14.2 镁合金废料的分类210

14.2.1 压铸废料和机加工废料211

14.2.2 报废的镁合金零部件212

14.3 镁合金废料的回收工艺212

14.4 镁合金废料的回收方式213

14.4.1 厂内回收213

14.4.2 厂外回收213

14.4.3 废旧汽车上镁合金零部件的回收213

14.5 镁合金废料的前期处理214

14.6 镁合金废料的熔炼方法215

14.6.1 镁切屑的重炼工艺215

14.6.2 镁切屑真空蒸馏法216

14.6.3 熔剂法216

14.6.4 无熔剂法218

14.7 镁合金废料在熔炼中的质量控制218

14.7.1 降低镁合金中铁的含量218

14.7.2 降低镁合金中非金属杂质的含量220

14.7.3 预防外来杂质220

14.8 再生镁合金的质量要求及检测221

14.8.1 再生镁合金的质量要求及检测项目221

14.8.2 再生镁合金的检测方法221

14.9 再生镁合金的未来222

参考文献222