镁合金双辊铸轧板带技术论述

2018年第18期广东化工

第45卷总第380期 ·127 ·镁合金双辊铸轧板带技术论述

王永昌

(青海盐湖工业股份有限公司，青海格尔木816000)

Technique of Magnesium Alloy Sheet Twin Roll Casting

Wang Yongchang

(Qinghai Salt Lake Industrial Co., Ltd, Qinghai, Golmud 816000, China)

Abstract: This paper is summarized the process of twin roll casting to produce magnesium alloys sheets (strip). It was analyzed that the developing trend of the process and existing problems and challenges.

Keywords: Magnesium Alloys；Magnesium alloys sheets；Twin Roll Casting

1 镁合金板材的应用

镁合金是目前工业上应用最轻的金属材料，由于它具有较强的比强性、比刚性、减震性和电磁屏蔽性及易切削性等综合性能而成为电子通讯、现代汽车、印刷影印、轨道交通、航空航天及军工武器等行业的重要新型材料，尤其是人类对能源和环境非常关注的今天，镁合金产品受到日益重视，具有广阔的市场开发应用前景。

镁板是目前镁业深加工领域最具发展潜力的产品，由于镁合金晶体结构是密排六方结构，滑移系数小、低温塑性变形能力差，过去的十多年中在镁板轧制工艺没有取得长足的发展、成品率低、成本高，市场难以接受。近年来，随着原镁价格的下降和高温耐热、高强耐蚀、塑性变形能力强等新型镁合金的出现，镁板轧制工艺的改进，生产成本逐渐下降，产品越来越被市场接受，使国内外越来越多的企业和研发机构进入该领域，生产和研制不同用途的各类镁板。

目前镁板的生产和市场处境，正像十多年前的铝板市场一样，那时，几乎铝板市场是一片空白，但随着这十年来的发展，铝板市场增长速度有目共睹，应用领域也在不断扩大，最早建立铝板生产线的厂家现在大都成为行业龙头，享受市场高速增长的红利。镁板的应用范围和前景同样十分广阔，铝板可以涉足的领域镁板大多也可涉足。使用镁板生产的冲压件，比起现在普遍采用镁压铸工艺生产的压铸件，具有成品率高、生产率高、产品强度高的优点。因此未来一部分镁压铸产品将会被镁板冲压产品取代。而且利用镁的材料特性，镁板将会被大规模用于制造汽车前后盖板、汽车门板、动车外壳、动车底座及床铺、以及飞机和火箭等航空航天器上。目前的镁板市场就像一片蓝海，发展潜力巨大。

2 镁板材生产工艺

镁板生产工艺一般分为两大类：即传统的轧制工艺和双辊铸轧工艺。

2.1 传统轧制工艺

将镁合金锭进行预热、熔炼、净化，铸造成一般为0.3 m×1 m×2 m的扁坯，将扁坯在480 ℃下进行几个小时的初次均质化处理，然后进行多次、往返、连续的热轧、温轧，形成5-6 mm厚的板材，再将板材在340 ℃下进行退火、精加工后生产出成品。该工艺成本高(扁坯成本大约为5万/吨，加工成本大约为9万/吨)、耗时多、成品率低(一般在20-40 %之间)、如果生产薄板，成品率更低，每批次的产品质量不稳定、不能连续生产，产量受限，无法支持大规模、工业化生产，只能小规模为军工企业生产中厚板，每年产量大约在1000吨左右，产品厚度和宽度均满足不了当前汽车制造和电子产品市场的需求.

2.2 双辊铸轧工艺

第二类是近年来在国内外开发的双辊铸轧工艺，该工艺将熔融后的镁合金液体直接用泵咀均匀地喷射到双辊轧机辊面之间，用轧辊内的冷水冷固，通过辊缝一次性、连续铸轧成3-3.5 mm板带，然后进行2-5次的连续温轧、平整、热处理等精加工后生产出0.5-1.5 mm厚，600-1800 mm宽的镁卷材成品，成品率均在93 %以上，直接应用于电子产品制造上。该工艺极大地提高了产品的成品率，省去了传统工艺多次压轧过程，生产率高、生产成本低、工艺成熟、产品质量稳定，可规模化、商业化生产，是目前生产低成本、高性能镁合金板材的现代工艺。

2.3 工艺流程

传统轧制工艺流程：坯锭预热→熔炼→净化→铸锭→均匀化→洗面→加热→热轧(多次加热)→温轧(多次退火)→冷轧→成品退火→板材分剪→成品堆扎

双辊铸轧工艺流程：镁锭预热→熔炼→镁液净化→双辊铸轧→少量温轧→成品退火→板材分剪→成品堆扎。

3 镁合金板材生产现状

随着各国经济的发展，镁板材消费结构有了较大的变化，尤其是近几年，随着镁材价格的降低和高温耐热、高强耐蚀等新型镁合金的发展，使各国研发机构和商业公司对镁板的开发和生产颇感兴趣，镁板的生产技术日趋成熟。

CSIRO—澳大利亚联邦科学与工业研究组织，该组织经过长达十多年的研究，在镁合金及镁合金板材生产方面取得了可喜的成果。CSIRO已开发出了具有专利权的镁合金板材双辊铸轧技术，将熔融AZ31镁液喷射至双辊之间进行铸轧、冷却，即轧制出厚度为3-3.5 mm、宽幅为600 mm的镁合金铸态卷板，再将铸态卷板进行少量的温轧及精加工后，即可生产出3C产品所需的宽幅600 mm，厚度0.5-1.5 mm的成品镁板，工艺成熟，技术处于世界领先。CSIRO的技术独特在于它能有效地优化显微组织，最小化缺陷，最大化镁板强度和成型性。CSIRO生产的镁合金板样品已在日本和美国分别进行了制造3C产品零部件和汽车部件的精加工检验，被确定性能先进，符合生产3C产品和汽车零部件的要求。目前CSIRO正在致力于将宽幅为600 mm镁板材技术进行商业化应用，。

CSIRO更期望将本项技术应用于汽车行业的镁板材生产上，但宽幅600 mm的板材显然不能满足汽车工业的要求，目前汽车工业对镁合金板材的宽幅要求一般在1800毫米以上，为此，CSIRO正在进行该技术的进一步开发和产品尺寸的提升，使600 mm的宽幅扩大至1800-2000 mm。

德国的GKSS镁技术工程中心对双辊铸轧镁合金板材技术也进行了多年的研究，尤其是在镁合金的铸造、压轧、表面防腐等方面在材料晶相控制和加工工艺上都有很多研究和前期技术储备，后段精加工方面也取得了新的进展。德国亥姆霍兹联合会是德国最大的国家级科研机构，新型镁合金的研发及其在工业领域的应用，是吉斯达赫材料研究中心研究的主要对象，该中心研发并建成的双辊铸轧和温轧示范厂，使板材连续的变薄。目前，这种优化后的宽幅为650 mm，最小厚度为4 mm的AZ31镁合金铸轧板材各项参数符合批量生产工业用材的要求，并能吸引投资伙伴，进行合作生产或技术转让。

2011年初，韩国浦项钢铁公司(POSCO)在韩国全罗南道的顺川建设镁板材项目，开发和生产宽幅镁合金板材，该项目年设计能力为1万吨镁合金板材，宽幅1800-2000 mm，产品定位于汽车行业，于2012年10月投产并实现商业化生产，现已成功生产出汽车前后盖板及门板产品，并与韩国现代、韩国起亚和日本丰田等汽车厂家签订意向供货协议。早在2007年，浦项在此就有一生产能力为3000吨/年，宽幅为600 mm的镁板厂在运营，产品用于

[收稿日期] 2018-06-22

[作者简介] 王永昌(1963-)，男，西宁人，大专，主要研究方向为金属镁合金及镁合金产品开发。