半固态压铸资料的.pdfVIP

半固态压铸资料 半固态连铸技术经济分析与研究进展 1　半固态连铸的技术特征及经济分析 半固态连铸又称连续流变铸造，是根据材料流变学原理生产铸坯的新技术。其本 质特征是进入结晶器的熔体为固相具有非枝晶特征的固液共存混合物。 1.1　半固态连铸与普通连铸的比较 1.2　半固态连铸的几个专业术语 文献中经常遇到的有关半固态连铸的术语有：浆料—— 含有一定比例固相的固液两相混合物。制浆室—— 用来制备半固态浆料的装置或容器。拉速—— 单位时间内拉出的坯料重量或长度。它是半固态连铸生产率的度量。非枝晶化— —枝晶组织向非枝晶组织转化的过程。临界固相分数—— 在一定的切变条件下，浆料能 流动的最大固相分数。当固相分数超过该值时， 半固态浆料就会像固体一样不能流动。 1.3　经济分析 采用相对比较法分析半固态连铸的经济性。表1为半固态连铸与普通连铸的费用 比较。由于半固态连铸的浇注温度较低,其熔炼费用低于普通连铸;但半固态连铸 投资大于普通连铸,设备折旧费较高;且须加热和搅拌制浆室中的熔体,浇注费用 较高;其操作环节较多,生产率较低,工资及福利费用也较高。总体来看,半固态连 铸的费用高于普通连铸。 2 　半固态连铸技术的现状 2.1 国内外半固态连铸设备的研究开发现状 半固态连铸的技术关键有三个：首先，浆料制备必须使枝晶转变为非枝晶，以保 证半固态浆料在高固相分数条件下仍具有足 流动性；其次，半固态连铸须外加 切应力作用，因此半固态浆料的流变充型是另一个不可忽视的技术关键；第三,必 须避免出现拉漏或拉断现象，以保证半固态连铸生产过程稳定性。 围绕上述技术关键，人们进行了大量研究，开发了多种实用技术。仅半固态浆料 制备技术就不下十余种。每种技术都有各自的优缺点。例如：目前最通用的非接 触式电磁搅拌法具有不污染合金、便于自动控制等优点,但它难以制备高固相分 数的浆料;接触式机械搅拌法具有设备简单、投资少、易上马等优点但存在搅拌棒 损耗严重且污染合金熔体、搅拌不均匀、难用于黑色金属等缺点;超声波法也是一 种非接触搅拌技术,但它需要配置大功率设备才能达到理想效果;振动法也存在要 求功率大、设备复杂等缺点熔体热处理法(循环等温法)虽具有晶粒圆整度高均匀 度好的优点,但生产率低,且难以用于大尺寸锭料;预变形法(应变诱发熔体激活法) 能获得组织合格的坯料,但工艺流程长,生产成本高,只适用于塑性材料;机械剪断 急冷法(ＳＣＲ)的优点是晶粒细小(60μｍ)、生产率高、易控制,但设备寿命短,氧化 严重,铸坯困难;喷射沉积法在国内某些实验室已有应用,所得坯料晶粒细小(60μ ｍ)、质量稳定,但难以批量生产;由ＦｌｅｍｉｎｇｓＭ Ｃ 发明并申请了日本专利的电脉冲法适用于各种合金,所得坯料晶粒小于60μｍ,但 该法要求高电压大电流放电操作,需要特殊的供电设备, 目前还未见工业试验报道 。可见,尽管半固态浆料制备方法很多,但目前只有电磁搅拌半固态连铸法具有较 好的工业应用前景。 尽管半固态连铸与普通连铸差别不大，但普通连铸机是无法用于半固态连铸的。 20世纪80年代以来,人们进行了大量研究来开发半固态连铸机。其中美国起步最 早,Ａｌｕｍａｘ公司首先研制成既可用于生产半固态坯料，又可用于机械零件直接成 形的有色金属半固态连铸机；接着美国ＩＳＣ(ＩｎｌａｎｄＳｔｅｅｌＣｏｍｐａｎｙ)公司进行了 有色合金半固态圆坯连铸机的商业化开发，20世纪90年代, 日本的藤川安生发明 了半固态机械搅拌水平连铸机和电磁搅拌垂直连铸机，丰富了有色金属半固态 连铸机的类型;法国Ｐｅｃｈｉｎｅｙ公司也于1996年实现了铝合金半固态连铸的产业 化；1995,美国ＩＳＣ公司研制成第一台黑色金属半固态连铸机并进行了工业化试 生产，使黑色金属半固态连铸机的研究取得突破性进展。我国对黑色金属半固态 连铸技术的研究起步并不晚。1996年,北京科技大学胡汉起教授指导博士生邢书 明开展了黑色金属半固态连铸机研制工作，并于1999年1月研制成功,通过了教 育部组织的技术鉴定,填补了我国在这一领域的空白。 2.2 　国内外半固态连铸机的主要机型 目前半固态连铸机的主要机型是垂直和水平两种形式，且以垂直形式为主。但这 只是象普通连铸机发展过程中的初期机型一样，要真正实现产业化，将来必然会 随着半固态连铸技术的逐步完善而向弧形连铸机发展。 2.3 　半固态连铸工艺和合金的研究现状 目前对半固态连铸工艺的研究还不 系统。研究较多的是美国的ＩＳＣ公司。他们 首先研究了半固态连铸过程的凝固行为及拉漏、拉断的机理，据此提出了“拉 送停 拉”的拉坯模式。尽管这种拉坯模式可以在一定程度上防止拉漏和拉断，