半连续铸造

摘要： 目的研究ZL114A合金和ZL205A合金半连续铸棒不同部位的力学性能与微观组织,分析铝合金半连续铸棒的均匀性。方法分别对半连续铸棒的中心位置、R/2位置、边缘R位置进行取样,对比分析各部位的力学性能及微观组织。结果ZL114A合金的抗拉强度为338~355 MPa,断后伸长率为9%~11.5%;ZL205A合金的抗拉强度为465~485 MPa,断后伸长率为12%~15%。与铸棒中心位置相比,铸棒边缘R位置的晶粒尺寸更小,性能也更优异,但ZL114A合金铸棒的边缘R位置存在夹渣缺陷,导致其力学性能低于铸棒中心位置的力学性能。结论采用半连续铸造工艺制备的ZL114A合金和ZL205A合金均具有细小、均匀的微观组织,且组织越细小的部位,力学性能越高,存在凝固缺陷的部位,力学性能较低。

摘要： 低合金化铝合金的铸态晶粒往往存在粗晶比例高、内外晶粒尺寸分布不均等问题。在晶粒细化剂添加量不变的前提下,通过改变熔体Ti含量的方式,研究溶质Ti含量对Al-5Ti-1B晶粒细化剂细晶效果的影响。采用试验和计算相结合的方式,利用荧光光谱仪测量熔体在保温炉和铸造流槽的元素变化,对铸锭低倍组织的宏观及微观组织偏光观察,通过热力学计算确定溶质Ti含量、生长限制因子Q、α-Al形核温度及其过冷度,揭示溶质Ti对α-Al的形核率和生长率的作用机制。研究表明:低Ti样品的低倍组织中存在大量粗晶和少量羽毛晶,晶粒尺寸呈现内高外低的趋势,分布区间为750~2500μm;高Ti样品低倍组织细小弥散,内外晶粒分布均匀,呈等轴晶,尺寸区间在100~120μm。此外,计算结果显示,当熔体中溶质Ti含量由1.52×10^(-4)%增长至1.07×10^(-2)%时,TiB_(2)/α-Al界面能逐渐增大,润湿角由约180°降低至近似0°,α-Al的瞬态形核率随之提升数十个数量级。同时,通过降低形核过冷度和提高生长限制因子,更高的溶质Ti含量有助于降低α-Al的生长速率。为充分发挥晶粒细化剂的细晶效果,熔铸工序中溶质Ti含量建议不低于1.07×10^(-2)%。

摘要： 7xxx系铝合金是商业化航空航天铝合金中用量最大的品种,是全世界航空航天制造业中最为重要的轻质结构材料之一。采用差示扫描量热法(DSC)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等,对工业化半连续铸造的Al-6.4Zn-2.3Mg-2.1Cu合金铸锭进行单级、双级均匀化退火工艺试验研究。结果表明:双级均匀化退火更有利于第二相回溶,且双级均匀化处理后基体中析出大量尺寸细小、弥散分布的Al_(3)Zr粒子,对于抑制再结晶、细化晶粒非常有利。该合金适宜的均匀化退火工艺为466°C48h+480°C12h。

摘要： 疏松是铝合金半连续铸造铸锭的主要缺陷之一.铝合金铸锭内的疏松可以通过组织遗传效应影响后续变形产品的成形性以及最终成品的综合性能.结合疏松的形成机制,主要分析了铝合金半连续铸造凝固过程中疏松的形成机制以及分布特征,并结合疏松的形成机制系统分析了铝合金半连续铸造过程中熔体的氢含量、成分、铸造工艺参数以及施加外场对疏松尺寸及分布特征的影响;提出了降低半连续铸造铝合金铸锭中疏松危害的工艺优化方向.

摘要： 由于7055铝合金的合金化程度较高,铸造时容易造成裂纹倾向大,成型率低.本文研究了直径 Φ446 mm铸锭的半连续铸造工艺,结果表明,当熔化温度控制在710～750°C、盘首温度680～700°C、铸造速度控制在25～30 mm/min和冷却流量为6～7 m3/h时,合金铸造成型稳定,组织晶粒细小且均匀,成分偏析量少.获得了较高的成品率,大大降低了成本损耗.

摘要： 专利申请号:202110392771X公布号:CN113293409A申请日:2021.04.13公开日:2021.08.24申请人:中铝材料应用研究院有限公司本发明公开了一种紧固件用2xxx系铝合金棒材、线材的加工方法,采用铝锭添加中间合金在熔炼炉中熔炼,然后采用半连续铸造获得工业化铸锭;对添加有合金的铸锭进行均匀化处理,将铸锭从室温以一级或多级的升温方式升至480~505°C,并保温10~60 h;将得到的铸锭挤压成棒材,型材挤压出口速度控制在0.1~4.0 mm/s,挤压温度控制在360~470°C.

摘要： 添加晶粒细化剂有助于改善铸态晶粒尺寸、减小第二相尺寸分布并减少热裂倾向.然而,铝合金半连续熔铸中存在细化剂利用率较低、晶粒细化效果不佳的问题,影响产品质量.对流槽不同区域在线取样来分析除气和过滤作用对Al-5Ti-1B细化剂细晶效果的影响.通过荧光光谱仪和偏光金相观察细化剂添加后主要细晶元素Ti和B含量及α-Al晶粒尺寸的变化,结合TiB2和TiAl3的尺寸分布粗算过滤比例,最后采用晶粒尺寸预报模型研究熔体中TiB2数密度的改变对细晶行为及细晶效果的影响.研究表明:除气对细晶效果影响不大,而二次过滤后大部分TiAl3和60％TiB2颗粒会被过滤.TiB2的筛除造成有效形核质点数密度的大幅降低,细晶效果下降近一半,α-Al晶粒尺寸由93 μm增长至144 μm.

摘要： 通过对镁合金大规格半连续铸造铸坯内气孔缺陷形成特征的分析,研究了合金凝固过程中气孔形成的机理,制定出减少气孔形成、改善铸坯凝固质量的有效措施.结果表明:适当增加有降低熔体中氢溶解度的合金化元素可降低合金含氢量;调整浇注温度、优化浇注系统、控制浇注速度,可改善熔体凝固状态,减少析出性气孔的形成;优化引锭的结构设计,可有效避免合金中侵入性气孔的形成,改善合金坯料的凝固质量.

摘要： 以特大规格AZ系镁合金扁锭实际生产过程为例,分别从铸造前准备、铸造系统设计、铸锭后处理三部分具体描述镁合金特大扁锭的加工工艺过程.该产品的生产验证过程和后续冶金质量考察结果表明,使用半连续铸造工艺与低频电磁外场、脉冲电磁外场相结合的生产工艺,其产品整体质量稳定良好,符合技术规范要求.

摘要： 数值模拟可以很好地预测材料的微观组织及性能.本文对CAFE模块的形核算法和耦合模式进行了简要介绍,并利用铸造模拟有限元软件ProCAST的CAFE模块,结合半连续铸造生产的300mm直径的7075铝合金铸棒,研究了CAFE模型的准确性和铸造工艺参数对7075铝合金铸棒平均晶粒尺寸的影响.研究发现:CAFE模型不仅可以模拟铸件的三晶区分布,而且可以模拟晶粒尺寸分布;随铸造温度的升高,铸棒的平均晶粒尺寸先增加后减小,随拉坯速度、一冷换热系数和二冷换热系数的增大,铸棒的平均晶粒尺寸不断减小.最后针对目前微观组织数值模拟存在的问题,简要介绍其发展方向.

摘要： 研究了凝固过程的3D并行多尺度模拟计算方法,建立了一个具有单相变温度点的单组元系及共晶合金的固相率变化的温度补偿模型;通过对具有公共面、边和顶点的邻胞之间施加0.6533、0.2775和0.0692的浓度修正系数使扩散模型得到改进,采用扩散过程的分步计算法加速和稳定模拟过程;结合之前有关三维多尺度模拟的理论模型,开发出凝固过程的3D并行多尺度模拟软件.对铝铜合金在半连续铸造过程中的温度场及微观组织变化进行了多尺度模拟,结果与试验吻合.

摘要： 采用半连续铸造法制备直径300mm的ZK60镁合金圆棒,并挤压成外截圆直径200mm的工字型材,研究了ZK60镁合金圆棒和型材的组织与力学性能.结果表明:ZK60镁合金圆棒的成分分布均匀,显微组织为等轴晶晶粒,晶粒平均直径为40.1μm.ZK60镁合金型材在挤压过程中产生了剧烈的塑性变形和再结晶,晶粒进一步细化,晶粒平均直径为21.5μm.ZK60镁合金型材的拉伸力学性能存在一定程度的各向异性,其中间横梁的拉伸力学性能高于侧边,纵向的拉伸力学性能高于横向.挤压态ZK60镁合金型材的整体拉伸力学性能较高,其抗拉强度、屈服强度和伸长率分别大于293.1MPa、224.4MPa和14.1％.

摘要： 采用半连续铸造法制备直径300mm的ZK60镁合金圆棒,并挤压成外截圆直径200mm的工字型材,研究了ZK60镁合金圆棒和型材的组织与力学性能.结果表明:ZK60镁合金圆棒的成分分布均匀,显微组织为等轴晶晶粒,晶粒平均直径为40.1μm.ZK60镁合金型材在挤压过程中产生了剧烈的塑性变形和再结晶,晶粒进一步细化,晶粒平均直径为21.5μm.ZK60镁合金型材的拉伸力学性能存在一定程度的各向异性,其中间横梁的拉伸力学性能高于侧边,纵向的拉伸力学性能高于横向.挤压态ZK60镁合金型材的整体拉伸力学性能较高,其抗拉强度、屈服强度和伸长率分别大于293.1MPa、224.4MPa和14.1％.

摘要： 笔者以铝合金凝固过程中微观组织的演变为对象，对模拟中的一些关键问题进行了较为系统的研究，成功地进行了半连续铸造过程中组织演变的3D并行多尺度模拟，为其实际应用奠定了基础。利用开源有限元软件FreeFEM++提供的基本函数和功能进行了流场模拟的几何建模、网格划分及物理建模和求解计算,对铝合金熔体以2mm/s速度流过直径Φ75mm、高度140mm、内部搅拌棒以120r/min速度旋转的通道中的流动进行了有限元模拟,获得了速度场随搅拌时间的变化,以及微体积位置变化的迹线.对于铝合金凝固的多尺度模拟,预测较复杂工艺条件下组织演变具有重要的作用,表明了利用FreeFEM++可以较方便地实现对熔体流动、温度场等宏观尺度上的有元分析,是具有较大灵活性和经济实用的数值模拟工具.

摘要： 以Al-9.2Zn-2.0Mg-1.8Cu合金为基础合金,共设计了三种化学成分的合金,采用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、差热分析(DSC)等手段,同时结合Pandat热力学计算,研究了Zn和Mg元素对半连续铸造高Zn含量Al-Zn-Mg-Cu合金铸态和均匀化组织的影响.结果表明:合金铸态组织中第二相主要包括非平衡共晶(AlZnMgCu)四元相、大量细小的短棒状MgZn2相以及很少量的富Cu相;提高Zn和Mg元素的含量均会导致合金铸态组织中非平衡共晶相数量及非平衡共晶相厚度的增加,且在高Zn含量Al-Zn-Mg-Cu系合金中Mg元素影响更大,这与热力学计算结果基本一致.各合金经过470°C/24h 均匀化处理后,Al-9.2Zn-2.0Mg-1.8Cu合金回溶完全,Mg和Zn元素含量更高的合金回溶不充分,组织中仍存在一定数量的(AlZnMgCu)四元相,其中,在高Zn含量Al-Zn-Mg-Cu合金中Mg元素的增加尤其不利于均匀化的进行.

摘要： 通过在半连续铸造过程中组合应用交变磁场和静磁场实现了电磁振荡铸造.在电磁振荡的作用下制备了直径200mm Al-Zn-Mg-Cu合金铸锭.结果表明电磁振荡对合金凝固过程具有重要的影响,电磁振荡作用下半连续铸造铸锭组织得到显著细化,而且组织均匀性显著提高.对电磁振荡技术进行了介绍,并探讨了电磁振荡对组织的作用机理.

摘要： 采用半连续铸造制备了规格为Φ816mm的铝锌镁合金铸锭,研究了均匀化处理对铸态合金金相、扫描和透射组织的影响.结果表明,合金铸锭铸态组织中除了基体α-Al外,主要存在3种结晶相:即白色条状或块状主要含AlFeMn的结晶相,少量亮白色条状或椭球状T相(即Al2 Mg3 Zn3相)以及黑灰色细小圆球状且常附着在T相上的Mg2Si相;合金铸锭经常规均匀化处理后,T相回溶入基体,而主要含Fe、含Si的过剩结晶相仅发生部分溶解,并收缩圆化呈碎颗粒状分布于基体中,同时基体中析出大量尺寸不超过0.5μm的主要含AlFeMnSi弥散相粒子;均匀化处理前的预处理对合金铸锭中过剩结晶相影响不大,但低温预处理会明显细化合金基体中第二相粒子的尺寸及减小第二相粒子无析出区域,且随预处理温度降低,第二相粒子尺寸逐渐减小第二相粒子无析出区域逐渐减少.

摘要： 半连续铸造技术可以为镁合金加工提供高品质、大直径的铸锭.本研究优化了传统镁合金半连续铸造技术,总结出与实验装备相结合的最佳半连铸工艺(铸造温度680°C、拉坯速度95nn/min和冷却水3500L/min)并成功制备Φ110mm、长度3500mm AZ31镁合金铸锭.采用等离子体原子发射光谱仪和光学显微镜、扫描电镜测量铸锭不同位置的成分和组织.研究表明,各个元素成分在整个铸锭分布比较均匀;平均晶粒尺寸从边部到中心有所增大.EDS和线扫描结果说明了共晶体组织主要由Mg17 Al12和少量的Mg17(AlZn)12相组成.室温拉伸实验研究结果表明,在AZ31铸锭轴向,强度和延伸率从心部到边部呈增加的趋势;再者,半径方向强度和延伸率均比轴向高.细晶强化和沉淀强化是半连续铸造镁合金AZ31铸锭的主要强化方式.

摘要： B4C陶瓷具有密度低、硬度高、化学稳定性好等优点，在装甲防弹领域得到广泛应用。但是单一B4C陶瓷断裂韧性很低，从而限制了应用。为了改善B4C陶瓷的韧性，金属钛、铜、镁、铝等与碳化硼的复合材料受到研究人员的普遍关注。其中，金属Al具有韧性好，而且密度与B4C相近，因此Al与B4C的复合材料成为研究的热点。本论文采用半连续铸造法与热轧相结合的工艺提出了一种全新的金属陶瓷层状复合材料的制备方法，该复层材料的外层为金属Al，中间为B4C陶瓷颗粒增强的Al基复合材料。这种材料结合了陶瓷颗粒增强的金属基复合材料和层状复合材料的优点，可利用外层金属Al的韧性及延展性来满足装甲材料对抗冲击性能的要求，利用B4C陶瓷材料的高硬度、高弹性模量来满足装甲要求的抗侵彻能力，满足了装甲要求；此外，外层金属的良好韧性和可焊接性使它具有广阔的发展前景。实验在自制的半连续铸造装置上进行，采用不锈钢结晶器，内外层之间通过环形不锈钢挡板隔开。实验所用的原材料为工业纯铝锭、工业铝粉和B4C粉（72μm）。外层的纯铝在电阻炉中熔化。为了铸造过程的顺利进行，铸造的工艺参数只能在一定范围内调整。实验的工艺流程如下：成分设计—熔炼除渣—浇注—半连续铸造—取样。将得到的铸锭在200型轧机上进行多道次的热轧处理，得到最终的层状复合材料样品。使用线切割机切割成尺寸为10mm×10mm×5mm的试样，经磨制、抛光、腐蚀后,进行检测。采用日本岛津公司XRD-6000型X射线衍射仪测定产物的相组成，测试条件为Cu靶Kα辐射，工作电压为40 kV。采用日本电子生产的JSM-5600LV型扫描电子显微镜上观察试样中间层、界面处和切断断口的显微形貌，并结合电子探针进行微区成分分析。采用显微维氏硬度计测定试样的显微硬度，负载为1kg，加载时间为5s。实验结果表明：样品中主要相组成为Al 与B4C。通过对样品各部分的成分测定、微观组织观察以及力学性能测试表明使用半连续铸造法与热轧法结合制备金属陶瓷层状复合材料具有操作上的可行性。

摘要： 本发明公开了一种内导式半连续深井铸造机的控制方法和半连续深井铸造机。内导式半连续深井铸造机包括铸造平台和应急水阀，铸造平台能够移动。内导式半连续深井铸造机的控制方法包括：检测内导式半连续深井铸造机的冷却水的压力；判断冷却水的压力是否小于或者等于第一阈值；若是，则控制铸造平台的移动速度降低至预设速度，并控制应急水阀开启以为内导式半连续深井铸造机提供冷却水，冷却水的流量与预设速度相匹配。如此，在冷却水的压力低于第一阈值时，通过对应急水阀的控制以及对铸造平台的控制可以使得内导式半连续深井铸造机也能够以安全的铸造速度保持继续铸造的状态，保证生产效率的同时，也能保障生产安全。

摘要： 本申请公开了一种合金半连续真空铸造系统及其铸造方法，其包含腔体、石墨环、结晶器、转接板、控制装置与真空泵。腔体具有容置合金液的腔室。石墨环环设于腔体。结晶器设置于石墨环的外侧。转接板设置于结晶器与石墨环之上，其中合金液容置于腔室内时，合金液、转接板底面与石墨环内侧围成环形密闭空间。控制装置具有控制器、真空度传感器与液位传感器，控制器分别电性连接于真空度传感器与液位传感器，而真空度传感器与液位传感器感测环形密闭空间，真空泵具有管路穿设转接板，而连通于环形密闭空间。

摘要： 本发明公开了一种内导式半连续深井铸造机的控制方法和半连续深井铸造机。内导式半连续深井铸造机包括铸造平台和应急水阀，铸造平台能够移动。内导式半连续深井铸造机的控制方法包括：检测内导式半连续深井铸造机的冷却水的压力；判断冷却水的压力是否小于或者等于第一阈值；若是，则控制铸造平台的移动速度降低至预设速度，并控制应急水阀开启以为内导式半连续深井铸造机提供冷却水，冷却水的流量与预设速度相匹配。如此，在冷却水的压力低于第一阈值时，通过对应急水阀的控制以及对铸造平台的控制可以使得内导式半连续深井铸造机也能够以安全的铸造速度保持继续铸造的状态，保证生产效率的同时，也能保障生产安全。

摘要： 本申请公开了一种合金半连续真空铸造系统及其铸造方法，其包含腔体、石墨环、结晶器、转接板、控制装置与真空泵。腔体具有容置合金液的腔室。石墨环环设于腔体。结晶器设置于石墨环的外侧。转接板设置于结晶器与石墨环之上，其中合金液容置于腔室内时，合金液、转接板底面与石墨环内侧围成环形密闭空间。控制装置具有控制器、真空度传感器与液位传感器，控制器分别电性连接于真空度传感器与液位传感器，而真空度传感器与液位传感器感测环形密闭空间，真空泵具有管路穿设转接板，而连通于环形密闭空间。

摘要： 本发明公开了一种电磁半连续铸造装置及其铸造方法，所述装置包括坩埚熔炼炉、坩埚静置炉、控流机构、分流装置、电磁结晶器系统和立式半连续铸造机；所述的电磁结晶器系统为内置固定一组励磁线圈的金属内套结晶器系统，包括金属内套、冷却水腔、励磁线圈、供油系统、布油系统和保护气环。本发明通过调整电流的频率、占空比和平均电流强度的方法，在置于结晶器冷却水腔中的单一励磁线圈中形成独特波形的电流，进而以较小的电流强度在结晶器中形成所希望的强制对流或震荡效果，达到锭坯晶粒显著细化、柱状晶明显减小或消除以及降低宏观偏析和实现低应力铸造的技术效果。在相似的作用效果情况下，本发明的电磁结晶器系统体积为原来的1/3～1/2。

摘要： 本发明提供了一种用于镁合金半连续铸造的分流装置及铸造系统，该分流装置包括氧化锆基体多孔环及分别设置在所述氧化锆基体多孔环两端的上盖和下盖，使所述氧化锆基体多孔环与上盖和下盖形成腔体；所述上盖设有孔，使镁合金液体通过所述孔进入到腔体中；在所述腔体内，所述下盖设有分流锥；所述孔和分流锥同轴；所述氧化锆基体多孔环中的孔包括封闭孔和连通孔，所述氧化锆基体多孔环中的孔的平均直径为5～20mm；连通孔通道的总体积占氧化锆基体多孔环体积的20％～50％。该分流装置应用在半连续铸造系统中，经过多孔环的侧壁中曲折的孔，使得镁合金液体从侧壁的孔以渗透形式流出，充分降低成分偏析几率，进而降低热裂现象。

摘要： 本申请涉及金属材料加工技术领域的一种用于铸锭铸造的半连续铸造系统及铸造方法，包括：炉体，炉体包括炉腔和炉盖；熔炼装置，熔炼装置设于封闭结构内；真空及供气装置，真空及供气装置连通封闭结构与外界并连通封闭结构与保护气体源端；加料及搅拌装置，加料及搅拌装置架设于熔炼装置上方，加料及搅拌装置用于向熔炼装置内加入至少一部分的用于铸造铸锭的原料以及用于对熔炼装置内的熔体进行搅拌；热顶，热顶设于封闭结构内并适于接收熔炼装置中的熔体；结晶及引锭装置，结晶及引锭装置安设于炉腔外底部并与热顶之间形成导流通道。本申请提高了合金铸锭的铸造品质，以此获得高纯净度的细晶均质合金铸锭。

摘要： 本发明涉及高性能合金半连续铸造生产领域，公开了一种有色金属半连续铸造装置，包括熔化炉、精炼炉、结晶器、连铸机，所述熔化炉与精炼炉通过第一转液溜槽连通转液，所述连铸机上连接有过滤装置，所述精炼炉与过滤装置通过第二转液溜槽第三转液溜槽连通转液，所述结晶器上设置有超声震动装置、电磁震动发生装置，所述结晶器上部安装有超声震动装置，结晶器侧面安装有电磁震动发生装置。结晶器上的超声震动装置和电磁震动发生装置共同作用，能够保证铸棒的中间和边沿的搅拌效果都好，从而提高铸棒的质量；同时由于超声震动装置和电磁震动发生装置设置在结晶器上，更靠近铸锭凝固部位，更有利于晶粒细化和防止偏析。

摘要： 本发明公开了一种电磁半连续铸造装置及其铸造方法，所述装置包括坩埚熔炼炉、坩埚静置炉、控流机构、分流装置、电磁结晶器系统和立式半连续铸造机；所述的电磁结晶器系统为内置固定一组励磁线圈的金属内套结晶器系统，包括金属内套、冷却水腔、励磁线圈、供油系统、布油系统和保护气环。本发明通过调整电流的频率、占空比和平均电流强度的方法，在置于结晶器冷却水腔中的单一励磁线圈中形成独特波形的电流，进而以较小的电流强度在结晶器中形成所希望的强制对流或震荡效果，达到锭坯晶粒显著细化、柱状晶明显减小或消除以及降低宏观偏析和实现低应力铸造的技术效果。在相似的作用效果情况下，本发明的电磁结晶器系统体积为原来的1/3～1/2。

摘要： 本实用新型公开一种用于立式半连续铸造机的保护装置和立式半连续铸造机，包括下板、上板和保护板，其中，下板、上板和保护板上分别设有第一缺口、第二缺口和第三缺口；第三缺口的形状与导轨横截面的外周的形状相同，其尺寸略大于导轨截面的尺寸，且第三缺口的面积分别小于第一缺口和第二缺口的面积；下板与上板固定连接，保护板固定在上板和下板之间；第一缺口、第二缺口和第三缺口朝向同一方向，且第三缺口分别位于第一缺口和第二缺口的中部。本实用新型公开的立式半连续铸造机应用了上述保护装置。本实用新型提供的用于立式半连续铸造机的保护装置和立式半连续铸造机能够有效防止因异物进入导向装置造成铸锭弯曲等铸锭产品缺陷产生。