本發(fā)明涉及一種合金的制備方法，具體是一種鋅-鋁-硅-（鈰、鑭）稀土合金的制備方法。

背景技術：

鋼鐵是世界上應用最為廣泛的金屬材料，鋼鐵腐蝕嚴重影響鋼鐵材料的使用性能及壽命，如何防止鋼鐵腐蝕，提高材料性能是世界性研究熱點,開發(fā)熱浸鍍用鋁鋅硅合金材料，利用其制備的熱鍍鋁鋅鋼板不僅擁有卓越的防腐性能，使用壽命長達20年以上，同時優(yōu)異的熱反射性、加工成型性能進一步擴大鋼材的使用范圍；目前，國外研究熱點產品為鋅-鋁-硅-稀土合金、鋅-鋁-鎂-稀土合金；國內的Galfan產品大都通過購買專利技術許可證的方式進行生產，其它自主成功研發(fā)Galfan產品，產品質量不高，同時產品銷路受到限制；鋁鋅硅合金各原料組分的不同，其性能差異很大，如GaLfan合金與Galvalume合金鋅與鋁質量比的差異，導致合金結構、性能均有較大差異；稀土種類、所占質量的不同，影響著合金的性能與經濟性；合金的Fe、Cu雜質的含量對合金使用壽命也具有極大的影響。因此，鋁鋅硅合金錠原料配比是需要解決的關鍵技術問題。

目前，現有熱浸鍍用鋁鋅合金材料中，Galfan合金為Zn-5%Al，Zn消耗量太大，不能解決熱浸鍍行業(yè)長期發(fā)展的問題；合金材料因Pb、Cd、Sn 等低熔點金屬容易引起鍍層的晶間腐蝕，造成顏色改變；合金材料對鋼板冷卻速度有著嚴格的限制，鍍層容易產生大面積的坑凹，耐高溫氧化能力差；Galvalume 合金，加工成形性、耐蝕性不足。

目前合金熔煉的攪拌方式為人工攪拌、機械攪拌和電磁攪拌，人工攪拌在高溫的環(huán)境中，勞動強度大，受人為因素影響較大；機械攪拌容易留死角，由于鋼制攪拌鏟熔化，影響到熔體化學成分純化，并且費用較高；目前，傳統電磁攪拌中，永磁體攪拌器體積小，使用方便，不需要水冷卻，但磁體強度不能調節(jié)，磁體在高溫環(huán)境下，容易失磁；由于合金熔煉溫度在650-750℃，經過耐火材料后保溫后的爐底溫度在100-200℃，容易造成永磁體失磁，因此需要對熔煉工藝中的攪拌方式進行改進。

合金澆鑄時溫度很高，目前通常采用直接水冷卻降溫的方式，使溶液澆鑄成型的錠溫度降低到200℃以下，而溶液所含熱能很高，其相變潛熱達388 kJ/kg；在鑄造過程中單純地為了凝固成型直接進行降溫，使得澆鑄成型過程中的大量熱能損失與浪費，同時，澆鑄過程還需要設置一套循環(huán)冷卻水系統來進行配套運行，更進一步地消耗了能源；增加了企業(yè)生產成本，不能做到低碳節(jié)能。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種鋅-鋁-硅-（鈰、鑭）稀土合金的制備方法，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：

一種鋅-鋁-硅-（鈰、鑭）稀土合金的制備方法，所述鋅-鋁-硅-（鈰、鑭）稀土合金按照重量份的組分包括：鋁15—21份、硅0.1-0.3份、鈰、鑭的混合稀土0.3-0.6份 、雜質0-0.01份、余量為鋅；所述的方法包括以下步驟：合金熔爐空爐點火；預熱；停火、投放原料；升溫、溶化；停火、二次投放鋅錠、降溫；電磁攪拌、人工攪拌；充氬氣；扒灰；抽檢；轉運鋁水；澆模、凝固冷卻；脫模；冷卻；去毛刺、拋光和商品化處理、出貨；所述合金熔爐具有基于PLC-PC的閉環(huán)溫控系統，所述閉環(huán)溫控系統包括PLC控制器，PLC控制器擴展一個帶有A/D轉換的溫度控制模塊，直接對溫度傳感器熱電偶采集的被控對象合金熔爐溫度數據進行處理，并將其數字量傳遞給PLC控制器，經過與PLC控制器設定的目標溫度值比較后，從PLC控制器的輸出口輸出對中間繼電器的控制信號，以此調節(jié)加熱元件對被控對象合金熔爐的加熱狀態(tài)，所述PLC控制器采用三菱CPUQ00J系列PLC， 所述溫度控制模塊采用三菱Q64TCTT溫控模塊；所述澆模、凝固冷卻過程在回收利用相變熱能合金錠鑄造機內完成，回收利用相變熱能合金錠鑄造機包括合金錠澆注模傳動機構、供蒸汽管道系統、自來水軟化設備以及設置在合金錠澆注模傳動機構周圍的蒸汽發(fā)生器；所述自來水軟化設備與蒸汽發(fā)生器相連，蒸汽發(fā)生器與供蒸汽管道系統相連，蒸汽發(fā)生器具有蒸汽發(fā)生器補充水預熱器，蒸汽發(fā)生器的吸熱部件為輻射式吸熱部件和接觸式吸熱部件，輻射式吸熱部件位于合金錠澆注模傳動機構的澆注模具的上表面，接觸式吸熱部件位于合金錠澆注模傳動機構的澆注模具的下表面 。

作為本發(fā)明進一步的方案：所述PLC控制器采用三菱CPUQ00J系列PLC， 所述溫度控制模塊采用三菱Q64TCTT溫控模塊。

作為本發(fā)明再進一步的方案：所述溫度控制模塊采用K型熱電偶作為溫度傳感器，設置冷端補償，使分辨率達到0.1℃，具有四通道 D/A 溫度輸入及相應的反饋控制回路，實現溫度的穩(wěn)定控制；具有四通道的不完全微分PID自動調諧功能，設置溫度目標值、報警上下限，實現PID手動/自動控制，以及分階段實現溫度控制。

作為本發(fā)明再進一步的方案：所述電磁攪拌過程采用直流電磁攪拌器，直流電磁攪拌使用的合金熔煉爐為圓形爐底，圓形爐底由不透磁的不銹鋼板構成，圓形爐底下方設置有電磁場發(fā)生器，電磁場發(fā)生器采用變頻器與變頻調速電機提供旋轉動力，電磁場發(fā)生器采用電流可連續(xù)調節(jié)的直流勵磁電源，其中：圓形爐底攪拌位置采用不粘鋁澆注料打底，澆注料打底厚度小于400mm，圓形爐底不平整度小于6mm；熔煉爐爐底放置在一整體鋼板上，整體鋼板下部采用槽鋼架空。

與現有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明鋅-鋁-硅-（鈰、鑭）稀土合金中以鋁代鋅，實現鋁含量由5%增加到20%，降低了鋅資源消耗；引入鈰、鑭的混合稀土，對稀土進行改良，使得合金制備的熱浸鍍鋼板產渣率低于4%，合金鍍層耐腐蝕性、鋼板加工成形性、合金熔體的流動性等性能進一步提升；由于合金中添加了稀土元素鈰、鑭，凈化了熔體，消除了能在鍍層合金晶界富集的雜質元素，提高了晶界的抗腐蝕能力，稀土與鋁形成復雜的稀土鋁氧化物，形成致密的保護膜覆蓋在鍍層表面延緩了腐蝕過程，材料耐蝕性明顯提高；合金中添加稀土元素，稀土有突出的化學活性、強親和力，提高了鍍液的流動性，降低了鍍液的粘度和鍍液的表面張力，降低了形成臨界尺寸的晶核所需要的功，從而提高對鋼基的浸潤性，提高了鍍層的附著性和加工成形性；熱鍍層表面鋅花更細小，更均勻，熱鍍合金熔體的流動性更好，添加稀土元素后，進一步降低形核的臨界尺寸，為合金結晶提供了異質晶核，使形核更易、更多，稀土富集在合金結晶前沿，阻礙晶粒長大，使晶粒的過快長大失去了機會，改良型稀土的加入使鍍層表面鋅花更細，更均勻。本發(fā)明的制備方法中，合金熔爐溫控系統采用了多回路分區(qū)域加熱控制以及對爐膛、鋁液實現多點測溫來提高控制的精確性，同時根據工況要求實現分階段控溫，保證了產品制備的各項技術參數的穩(wěn)定性，為后續(xù)加工奠定了基礎；直流電磁攪拌器能任意調整磁場強度，工況適應性強，攪拌更加均勻、熱量分布均勻，更加節(jié)省電能，磁力分布更合理，散熱性能佳；相變熱能合金鑄造機能最大限度地回收溶液澆注時的相變熱能和部分顯熱的熱能量，提高溶液鑄造的熱能量利用率，同時省去了循環(huán)水冷卻系統，減少能源消耗，結構簡單，操作方便。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。

圖2為本發(fā)明中回收利用相變熱能合金錠鑄造機的結構示意圖。

圖3為本發(fā)明中合金熔爐溫控系統原理圖。

具體實施方式

下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

請參閱圖1～3，本發(fā)明實施例中，一種鋅-鋁-硅-（鈰、鑭）稀土合金的制備方法，所述鋅-鋁-硅-（鈰、鑭）稀土合金按照重量份的組分包括：鋁15—21份、硅0.1-0.3份、鈰、鑭的混合稀土0.3-0.6份 、雜質0-0.01份、余量為鋅，其特征在于：所述的方法包括以下步驟：合金熔爐空爐點火；預熱；停火、投放原料；升溫、溶化；停火、二次投放鋅錠、降溫；電磁攪拌、人工攪拌；充氬氣；扒灰；抽檢；轉運鋁水；澆模、凝固冷卻；脫模；冷卻；去毛刺、拋光和商品化處理、出貨；所述合金熔爐具有基于PLC-PC的閉環(huán)溫控系統，所述閉環(huán)溫控系統包括PLC控制器，PLC控制器擴展一個帶有A/D轉換的溫度控制模塊，直接對溫度傳感器熱電偶采集的被控對象合金熔爐溫度數據進行處理，并將其數字量傳遞給PLC控制器，經過與PLC控制器設定的目標溫度值比較后，從PLC控制器的輸出口輸出對中間繼電器的控制信號，以此調節(jié)加熱元件對被控對象合金熔爐的加熱狀態(tài)，所述溫度控制模塊采用K型熱電偶作為溫度傳感器，設置冷端補償，使分辨率達到0.1℃，具有四通道 D/A 溫度輸入及相應的反饋控制回路，實現溫度的穩(wěn)定控制，具有四通道的不完全微分PID自動調諧功能，設置溫度目標值、報警上下限，實現PID手動/自動控制，以及分階段實現溫度控制；所述電磁攪拌過程采用直流電磁攪拌器，直流電磁攪拌使用的合金熔煉爐為圓形爐底，圓形爐底由不透磁的不銹鋼板構成，圓形爐底下方設置有電磁場發(fā)生器，電磁場發(fā)生器采用變頻器與變頻調速電機提供旋轉動力，電磁場發(fā)生器采用電流可連續(xù)調節(jié)的直流勵磁電源，其中：圓形爐底攪拌位置采用不粘鋁澆注料打底，澆注料打底厚度小于400mm，圓形爐底不平整度小于6mm；熔煉爐爐底放置在一整體鋼板上，整體鋼板下部采用槽鋼架空。所述澆模、凝固冷卻過程在回收利用相變熱能合金錠鑄造機內完成，回收利用相變熱能合金錠鑄造機包括合金錠澆注模傳動機構1、供蒸汽管道系統2、自來水軟化設備3以及設置在合金錠澆注模傳動機構1周圍的蒸汽發(fā)生器4；所述自來水軟化設備3與蒸汽發(fā)生器4相連，蒸汽發(fā)生器4與供蒸汽管道系統2相連，蒸汽發(fā)生器4具有蒸汽發(fā)生器補充水預熱器5，蒸汽發(fā)生器4的吸熱部件為輻射式吸熱部件和接觸式吸熱部件，輻射式吸熱部件位于合金錠澆注模傳動機構1的澆注模具的上表面，接觸式吸熱部件位于合金錠澆注模傳動機構1的澆注模具的下表面 。

本發(fā)明的工作原理是：本發(fā)明中回收利用相變熱能的合金錠鑄造機作業(yè)時，自來水經自來水軟化設備軟化后向蒸汽發(fā)生器供水，蒸汽發(fā)生器的吸熱部件吸收溶液相變過程中的熱能，進行溶液凝固的顯熱回收，產生蒸汽，供生產線或其他用熱單位的需求，不需增設循環(huán)冷卻水系統。

對于本領域技術人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現本發(fā)明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和范圍內的所有變化囊括在本發(fā)明內。不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求。

此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。