1. 半固態(tài)連鑄的基本概念與技術(shù)關(guān)鍵

　　半固態(tài)連鑄是半固態(tài)加工與現(xiàn)代連鑄技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。它與普通連鑄的根本區(qū)別在于金屬熔體進(jìn)入結(jié)晶器時的狀態(tài)不同碘淘。在普通連鑄中忠辛，金屬液以全液態(tài)進(jìn)入結(jié)晶器。而在半固態(tài)連鑄過程中钻国，金屬熔體以固液兩相共存的狀態(tài)進(jìn)入結(jié)晶器奴妈，其中的固相為非枝晶粒狀組織。半固態(tài)連鑄的主要工藝流程為金屬冶煉→半固態(tài)漿料的制備→拉坯燎称。其技術(shù)關(guān)鍵主要有兩個窃愿，一是連續(xù)冷卻攪拌條件下非枝晶粒狀固相的形成與控制，二是含有非枝晶粒狀固相的半固態(tài)漿料的充型贩溉。

　　2．半固態(tài)連鑄的產(chǎn)生恨递、發(fā)展與現(xiàn)狀

　　2.1 概況

　　Flemings 最早提出了半固態(tài)連鑄的技術(shù)思想，并首先對低熔點有色合金進(jìn)行了試驗研究膨桂。進(jìn)入八十年代以后溺瘩，美國Alumax 公司率先設(shè)計制造了一臺可以小批量生產(chǎn)的有色金屬半固態(tài)連鑄機。隨后裕循，美國ISC（INLAND STEEL COMPANY）開始了半固態(tài)圓坯連鑄機的商業(yè)化工作臣嚣。在此基礎(chǔ)上，1995年美國ISC公司進(jìn)一步開展了鋼鐵材料半固態(tài)連鑄的試驗研究剥哑，取得了可喜的結(jié)果硅则。我國東南大學(xué)淹父、清華大學(xué)、有色金屬總院等單位也分別開展了有色金屬半固態(tài)鑄造的研究怎虫。1996年本課題組與河北賀進(jìn)建材機械廠等單位聯(lián)合立項暑认，開展了黑色金屬半固態(tài)連鑄的研究，并取得了突破性進(jìn)展大审，1998年初經(jīng)國家教育部組織鑒定蘸际，達(dá)到了國際先進(jìn)水平，填補了我國黑色金屬半固態(tài)連鑄研究的空白徒扶。

　　綜觀國內(nèi)外半固態(tài)連鑄技術(shù)的研究可以發(fā)現(xiàn)粮彤，目前所取得的主要進(jìn)展是：(1)確立了半固態(tài)連鑄的技術(shù)內(nèi)涵；(2)從低熔點有色合金跨入了高熔點黑色金屬領(lǐng)域姜骡；(3)對連續(xù)冷卻攪拌條件下非枝晶固相的形成與演變有了明確的認(rèn)識蓝漏；(4)提出了半固態(tài)連鑄過程穩(wěn)定性判據(jù)及其工藝設(shè)計準(zhǔn)則；(5)對半固態(tài)連鑄坯的特點及質(zhì)量評價有了客觀的認(rèn)識勃经。

　　2.2 半固態(tài)連鑄機機型

　　現(xiàn)有的半固態(tài)連鑄機有兩類：水平連鑄機和垂直連鑄機吭匀。兩類機型的基本組成是一樣的，都包括制漿室浩铺，過渡段螺城，結(jié)晶器，拉矯機構(gòu)及冷卻加熱系統(tǒng)红骏，二者的主要區(qū)別在于拉坯方向是水平的還是垂直的躬伐。

　　水平式半固態(tài)連鑄機漿料進(jìn)入結(jié)晶器的壓力損失大，容易發(fā)生流道堵塞缔沐，難以生產(chǎn)高固相分?jǐn)?shù)的半固態(tài)坯贤疆，而且這種連鑄機占地面積大。垂直式半固態(tài)連鑄機漿料充填結(jié)晶器容易尊陪，可以生產(chǎn)高固相分?jǐn)?shù)的半固態(tài)坯枫演。但是這種連鑄機需要地坑作業(yè)，鑄坯長度受到限制段物。目前半固態(tài)連鑄機以垂直式連為主酵熙。

　　適用于有色金屬的半固態(tài)連鑄機制漿室多用不銹鋼制造，而黑色金屬半固態(tài)連鑄機制漿室則無一例外地采用耐火材料制成驰坊。制漿室攪拌方式以非接觸式電磁攪拌為主匾二，在有色金屬半固態(tài)連鑄中也有沿用早期機械攪拌的。為了減緩制漿室內(nèi)金屬熔體的冷卻速度拳芙，多數(shù)都在制漿室外加設(shè)一個加熱裝置察藐。此外，為了保證半固態(tài)漿料能夠順利進(jìn)入結(jié)晶器，國外半態(tài)連鑄機在制漿室與結(jié)晶器之間加設(shè)了一個用耐火材料制作并具有加熱功能的過渡段分飞，使半固態(tài)熔體通過時溫度有所回升悴务。拉坯機構(gòu)基本上是對現(xiàn)代連鑄技術(shù)的簡化，主要有液壓及機械式兩大類譬猫。液壓式拉坯機構(gòu)運行平穩(wěn)讯檐，便于調(diào)節(jié)，機械式拉坯機構(gòu)操作簡便染服，投資小别洪。

　　本課題組研制成功的適用于黑色金屬的半固態(tài)連鑄機采用旋轉(zhuǎn)永磁體三維磁攪拌，并取消了制漿室的外熱源加熱及過渡段菱拙。這種半固態(tài)連鑄機的最大優(yōu)點是可靠性高敏栽，制漿室冷卻速度由制漿室材料、結(jié)構(gòu)及冷卻水系統(tǒng)來調(diào)節(jié)咨只，因而設(shè)備簡單超肃，便于操作。利用這臺半固態(tài)連鑄機已成功實現(xiàn)了白口鐵械拉、高錳鋼及普碳鋼的半固態(tài)連鑄，可以進(jìn)行ф100mm以下的圓坯生產(chǎn)及近終形零件的直接成形腿伟。

　　2.3 坯料質(zhì)量

　　利用現(xiàn)有的半固態(tài)連鑄機所得坯料的主要特點是顯微組織為細(xì)小的粒狀晶鸿铐，氣體含量低，宏觀偏析少芬过，這種坯料在半固態(tài)溫度下具有優(yōu)異的成型性能胞仅。

　　半固態(tài)連鑄坯的表面質(zhì)量與普通連鑄坯相當(dāng)。雖然沒有振動裝置佣今，但仍可見到類似于振痕的環(huán)狀條紋唁映。

　　坯料顯微組織可見，其中的非枝晶粒狀組織形態(tài)并不是球形靠汁，而是外形不圓滑的粒狀晶蜂大，其尺寸一般為60m―120m。盡管其顯微組織并不象等溫條件下得到的半固態(tài)坯那樣圓整蝶怔，但已經(jīng)可以滿足成型需求奶浦。

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