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 CastingWang 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 Casting1 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。

广东化工2018年第18期·128 · 第45卷总第380期生产移动设备的硬质外壳，如移动手机和笔记本电脑。

德国MgF Magnesium Flachprodukte(蒂森克虏伯镁板生产厂)于2010年与弗莱贝格工业大学联合，在德国弗莱贝格用铸轧技术生产镁合金板材，其宽幅为180-650 mm，厚度为5mm，然后用温轧工艺生产厚度为0.5-5.0 mm之间的不同尺寸的板材或卷材，产品用于汽车制造和航空航天工业制造业。

澳大利亚迪肯大学前沿材料研究院，莫纳什大学材料工程系开发的牌号EX1变形镁合金比传统的AZ31变形镁合金更具有可塑性，挤压速度快，生产效率高。

EX1合金用于挤压和锻造镁合金板材和型材，其挤压速度比传统的AZ31合金快5倍，与常用铝合金型材的挤压速度一样，这样会大大降低生产成本，该研究院已在其示范厂用这两种合金挤压出了8米长的型材和自行车轮毂，其市场应用前景广阔。

日本的Gonda Metal、土耳其的VIG Makina，英国的Magnesium-Electron也在分别生产和开发AZ61和AZ31等不同类型的镁合金板材，用于电子产品装配件和航空航天工业。

奥地利劳和是一家专门从事镁合金熔炉及相关热处理系统的研制、开发和生产企业，致力于研发世界最前沿镁生产工艺及设备，以拓宽镁原料的使用领域，通过该公司的多年研究和与欧美及亚太伙伴公司的合作，也已开发出了双辊铸轧技术，由液态镁合金可直接生产固态镁合金卷材。

该公司已向全球的镁板生产商提供了6套镁合金熔炼系统，其中向韩国浦项镁业分别与2004年和2008年先后提供了两套设备，生产宽幅为800 mm和1800mm的镁合金板材，其设备及生产工艺已得到了市场的广泛验证和认可。

另外，国内也有多家专业生产镁合金板材的厂家，如：中铝洛阳铜业铝镁板材厂、山西银光镁业集团、营口银河铝镁合金有限公司、西部钛业有限责任公司等，他们所用工艺均为传统轧制和双辊铸轧工艺，生产规模小，产品有中厚板和薄板。

2013年初，西安航空基地与陕西工业技术研究院等三家企业共同签订协议，计划在西安航空城投资17亿元打造年产7万吨镁合金研发生产项目，将陆续在园区内建设新型镁合金板材、高铁轻轨和汽车专用镁合金型材、高纯度精炼镁锭、镁合金锭、冲压零部件等生产线，以镁合金精、深加工产品为主导，建成占地约250亩的高品质镁合金产品的研发、中试及产业化基地，总产能将达到7万吨以上。

其中的镁板材项目，采用最新的“铸轧＋温轧”短流程工艺，年产3000吨镁合金超宽超薄板卷带。

项目建成后，将进一步扩大镁合金材料的应用市场，大幅降低镁合金产品的生产成本，提升镁合金产品的质量和制造水平。

青海盐湖镁业于2009年引进原加拿大北海德鲁电解镁厂技术，一年产电解镁为10万吨的金属镁一体化项目在格尔木察尔汗盐湖正在建设之中，预计2014年投产。

与此同时，青海盐湖镁业也在寻求合作伙伴，一年产1万吨的镁合金板材加工项目也正在积极计划当中。

表1 目前生产镁合金板材的研究院和企业Tab.1 Production unite of magnesium alloy sheets国家公司/研究院产品尺寸(宽(W×L mm)厚)采用工艺韩国POSCO(浦项) 600×1.5/1800×4.5 双辊铸轧德国MagF(蒂森克勒伯) 700×4-7 双辊铸轧GKSS(亥姆霍兹) 600×4.5 双辊铸轧土耳其VIG Tubitak(图比塔克) 500×4.5-6.5 双辊铸轧澳大利亚CSIRO(联邦科学与研究组织)600×3-3.5 双辊铸轧挪威Hydro(海德鲁铝业) 700×4.5 双辊铸轧日本Mitsuishi(三菱) 250×5 双辊铸轧Gonda Metal(本田) 400×2-6 双辊铸轧中国洛阳铜业600×7 双辊铸轧营口银河1500～1600×10～100800×1.3×成卷热轧温轧山西银光600×0.2-9 成卷双辊铸轧西部钛业中厚板/薄板：δ25×2600×5000δ1.0～2.5×1500×3000传统铸轧绥德臻梦镁业中厚板/薄板：1～3×1200轧制鹤壁明镁科技中厚板/薄板：1～3×1200轧制英国Elektro(伊莱科创) 600×4.5 轧制4 镁合金板材市场分析目前，国内镁板主要应用在军工和航空航天领域，民用工业涉及不多。