1)熔劑法 將坩鍋預熱至暗紅色(400-500℃),在坩鍋內壁及底部均勻地撒上一層粉狀RJ-2(或RJ-1)熔劑.爐料預熱至150℃以上,依次加入回爐料,鎂錠,鋁錠,并在爐料上撤一層RJ-2熔劑,裝料時熔劑用量約占爐料重量的1%-2%.升溫熔煉,當熔液溫度達700-720℃時,加入中間合金及鋅錠.在裝料及熔煉過程中,一旦發現熔液露出并燃燒,應立即補撒RJ-2熔劑,爐料全部熔化后,猛烈攪動5～8min,以使成分均勻.接著澆注光譜試樣,進行爐前分析.如果成分不合格,可加料調整,直至合格.

　　將熔液升溫至730℃,除去熔渣,并撒上一層RJ-2熔劑保溫,進行變質處理.即將占爐料總重量0.4%的菱鎂礦(使用前破碎成φ10mm左右的小塊)分作2-3包,用鋁箔包好,分批裝于鐘罩內,緩慢壓入熔液深度2/3處,并平穩地水平移動,使熔液沸騰,直至變質劑全部分解(時間約6～12min);如采用C2Cl6變質處理,加入量為爐料總重量的0.5%～0.8%,處理溫度為740～760℃.

　　變質處理后,除去表面熔渣,撒以新的RJ-2熔劑.調整溫度至7l0-730℃,進行精煉.攪拌熔液10-30min,使熔液自下而上翻滾,不得飛濺,并不斷在熔液的波峰上撒以精煉劑.精煉劑的用量視熔液中氧化夾雜含量的多少而定,一般約為爐料重量的1.5%-2.0%.精煉結束后,清除合金液表面,坩鍋壁,澆嘴及擋板上的熔渣,然后撒上RJ-2熔劑.

　　將熔液升溫至755～770℃,保溫靜置20～60min,澆注斷口試樣,檢查斷口,以呈致密,銀白色為合格.否則,需重新變質和精煉.合格后將熔液調至澆注溫度(通常為720～780℃),出爐澆注.精煉后升溫靜置的目的是減少熔液的密度和粘度,以加速熔渣的沉析,也使熔渣能有較充分的時間從鎂熔液中沉淀下來,不至混入鑄件中.過熱對晶粒細化也有利,必要時可過熱至800～840℃,再快速冷卻至澆注溫度,以改善晶粒細化效果.

　　熔煉好的熔液靜置結束后應在1h內澆注完,否則需重新澆注試樣,檢查斷口,檢查合格方可繼續澆注,不合格需要重新變質,精煉.如斷口檢查重復兩次不合格時,該熔液只能澆錠,不能澆鑄件.整個熔煉過程(不包括精煉)熔劑消耗約占爐料總重量的3%～5%.

　　2)無熔劑熔煉(氣體)法

　　無熔劑法的原材料及熔煉工具準備基本上與熔劑熔煉時相同,不同之處在于:①使用SF6,CO2等保護氣體,C2Cl6變質精煉,氬氣補充吹洗,其技術要求如表7.14所示.②對熔體工具清理干凈,預熱至200～300℃噴涂料.③配料時二,三級回爐料總重量不大于爐料總重量的40%,其中三級回爐料不得大于20%.

　　表3 無熔劑熔煉用氣體及C2Cl6的技術要求

　　名稱

　　技術要求(質量分數)

　　SF6

　　水分≤30×10-4%;CF4≤0.1%;空氣≤0.1%;酸度(以HF表示)≤5×10-4%;可水解氟化物(以HF表示)≤15×10-4%;生物試驗合格

　　CO2

　　純度≥99.9%

　　Ar

　　純度≥99.9%

　　C2Cl6

　　工業一級

　　首先將熔煉坩鍋預熱至暗紅,約500～600℃,裝滿經預熱的爐料,裝料順序為:合金錠,鎂錠,鋁錠,回爐料,中間合金和鋅等(如無法一次裝完,可留部分錠料或小塊回爐料待合金熔化后分批加入),蓋上防護罩,通入防護氣體,升溫熔化(第一次送入SF6氣體時間可取4～6min).當熔液升溫至700～720℃時,攪拌2～5min,以使成分均勻,之后清除爐渣,澆注光譜試樣.當成分不合格時進行調整,直至合格.升溫至730～750℃并保溫,用質量分數為0.1%的C2Cl6自沉式變質精煉劑進行處理,其配方見表4.

　　表4 自沉式精煉變質劑配方

　　編號

　　成分組成/g

　　C2Cl6

　　石墨

　　Zn

　　1

　　30

　　3

　　14～18

　　2

　　50

　　5

　　23～28

　　3

　　100

　　10

　　45～55

　　精煉變質處理后除渣,并在730～750℃用流量為1～2L/min的氬氣補充精煉(吹洗)2～4min(吹頭應插入熔液下部),通氬氣量以液面有平緩的沸騰為宜.吃氬氣結束后,扒除液面熔渣,升溫至760～780℃,保溫靜置10～20min,澆注斷口試樣,如不合格,可重新精煉變質(用量取下限),但一般不得超過3次.熔液調至澆注溫度進行澆注,并應在靜置結束后2h內澆完.否則,應重新檢查試樣斷口,不合格時需重新進行精煉變質處理.

　　澆注前,從直澆道往大型鑄型內通入防護性氣體2～3min,中小型內為0.5～1min,并用石棉板蓋上冒口.澆注時,往澆包內或液流處連續輸送防護性氣體進行保護,并允許撒硫磺和硼酸混合物,其比例可取1:1,以防止澆注過程中熔液燃燒.

　　(2)ZK40鎂合金的熔煉工藝

　　坩堝,爐料等準備與AZ91 合金相同,鋯以Mg-Zr中間合金形式加入,并仔細清理爐料,絕不允許與Mg-Al系合金混料.熔化工具也專用,不得與 Mg-Al系合金的熔化工具混用.

　　爐料組成(質量分數):新料10%～20%,回爐料80%～90%(其中一級回爐料應占 60%以上).

　　將坩堝加熱至暗紅色,在其底部撒以適當的熔劑.加入預熱150℃以上的鎂錠及回爐料,升溫熔化.當熔液溫度達720～740℃時加入鋅.繼續升溫至780～810℃,分批緩慢加入Mg-Zr中間合金.全部熔化后,攪拌25min以加速鋯的溶解,使成分均勻.在熔液溫度不低于 760℃時澆注斷口試樣.若斷口不合格,可酌情補加質量分數為1%～2%的Mg-Zr中間合金,重新檢查斷口,允許第二次補加,若仍不合格,該爐合金只能澆錠.斷口合格的熔液可調至 750～760℃,將攪拌機葉輪沉至熔液 2/3 處,攪拌4～6min,并不斷在液流波峰上撒以熔煉熔劑,熔劑用量為爐料總重量的1.5%～2.5%.然后清除澆嘴,擋板,坩堝壁及熔液表面上的熔渣,再撒入新的覆蓋熔劑.將熔液升溫至780～820℃,靜置保溫15min,必要時可再次檢查斷口,直至靜置總時間為30～50min,即可出爐澆注.覆蓋,精煉均采用RJ-4熔劑.在整個熔煉過程中,熔劑的消耗量占爐料總重量的2%～3%(不包括精煉用熔劑).精煉后靜置時間不允許超過2h ,并且保持溫度在780～820℃之間,以免鋯沉淀.

　　鋯還可以氯鋯酸鹽或氟鋯酸鹽(Na2ZrF4)狀態加入鎂合金中,這時需要注意的是:①鹽的加入量一般為計算組成的8～10倍.②以氟鋯酸鹽狀態加入鋯時,由于要求必須過熱至900℃,操作中比較困難.③以氯鋯酸鹽狀態加入鋯時,雖然加入難度小了,但所獲得的鑄件耐蝕性能不足.

　　含鋯鎂合金的關鍵是鋯能否加入到鎂合金中去,晶粒細化效果是否合格.為此,第一,要仔細清理爐料,采用較純凈的爐料,以減少鐵,硅,鋁等各種雜質的影響,否則不僅會損耗一定數量的鋯,而且會嚴重影響合金的質量.第二,鋯的溫度不低于780℃,否則鋯很容易沉淀在坩堝底部,造成合金中鋯量不足.溫度高于820℃,熔液表面氧化加劇,且將從大氣中吸氫,同時因鐵的溶入量增加,使鋯與鐵,氫形成的化合物增多,也會加大鋯的損耗,削弱鋯的細化效果.為避免鋯的沉淀析出,應盡量縮短合金液的停留時間,特別是760℃以下的停留時間.