金属控制
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一、学习心得及建议
我本科是学金属材料方向的,也接触了很多关于金属工艺和材科基方面的知识,但都是系统性的学习,并未认真梳理过自己学习的知识。
学习了金属控制凝固与控制成型这门课,我才真正开始意识到自己所学的知识也是很有价值的,不再是书本上生硬的理论原理经验,从理论到实践,实践与理论紧密结合,我觉得这是一门对我而言有实际意义的课程,可以把自己所学的理论知识应用到实践生产中去并且带来很好的经济效益。
现如今我国的传统金属材料正面临着升级改造的巨大压力,这就要求通过缩短工艺流程,使工艺流程短流程化,要求从金属熔体直接变为零件或构件,以此来提高经济效益,金属控制凝固也应运而生且责任重大。
在学习这门课程中,因为未来可能做铜合金方面的研究,我对铜和铜合金的控制凝固与成形这一章节非常感兴趣。
铜材的传统生产工艺已经非常成熟且产品质量趋于稳定,但铜及铜合金的生产工艺面临着投资大、工艺流程长,工序复杂以及成品率低等问题。
要想解决以上问题就要从控制铜合金的表面质量、组织以及变形这三个方面着手,印象最深刻的莫过于几种铜合金的短流程生产新工艺。
就Cu-Ni-Si带材而言,传统的生产工艺是采用半连续铸造生产厚度较大的铸坯→加热→热轧→铣面→粗轧→热处理→冷轧→热处理→清洗→分切→成品,工序多、流程长且成品率低;而采用HCCM水平连铸制备具有轴向取向组织,表面质量良好的铜合金板坯,可以将其直接冷轧加工;与传统工艺流程相比,后者明显缩短工艺流程,且显著提高了成材率。
学习《金属控制凝固与控制成型》这门课我觉得收获了很多,其中最大的就是我自己对学习的理解。
这门课程打开了我的视野,把理论与实际很好的结合起来,上课时知识紧密,逻辑严格,环环相扣,我还学到了很多先进前沿的方法来加工和制备我们所需要的材料。
我对这门课程的建议:这门课程事实上涉及的先进加工方法很多,可能因为课时较短,对于这些加工方法也只能从原理层面去了解,自己脑海里并没有很清晰的认识,对于设备参数的认识也是没有过多概念,希望老师可以在这方面给与我们更多的介绍和讲解
二、试从控制凝固与控制成形角度,分析薄带钢连铸连轧短流程生产新技术的关键
连铸连轧全称连续铸造连续轧制(英文:Continue Casting Direct Rolling,简称CCDR),是把液态钢倒入连铸机中铸造出钢坯(称为连铸坯),然后不经
冷却,在均热炉中保温一定时间后直接进入热连轧机组中轧制成型的钢铁轧制工艺。
薄带连铸技术经过多年的发展形成多种工艺方案,根据结晶器的不同被分为带式、辊式、辊带式等。
其中双辊式薄带连铸技术是其中最接近工业化的技术。
双辊铸轧薄带钢是用双辊的表面来冷却液态钢水并使之凝固以生产薄带钢。
其工艺特点为:液体金属在结晶凝固的同时承受压力加工和塑性变形,在很短的时间内完成从液体金属到固态薄带的全过程。
从控制凝固与控制成形的角度来看,薄带钢短流程化应该从材料(构件)的最终使用要求出发,通过外场作用和工艺制度调控,对凝固、成形、塑性加工、热处理等各个阶段的组织结构与形状尺寸的形成与遗传演化施加积极、精确的控制,实现材料(或构件)的高性能、高质量、高效率制备加工。
一般情况下,从金属的控制凝固和控制成形角度看,薄带钢的连铸连轧主要从以下几个方面分析:
(1)通过精确控制金属材料凝固过程中相的种类和组成、相的生成顺序、相的形状与分布、晶粒的大小与晶界形貌,以获得达到或接近使用要求的最终组织,缩短乃至省略后续的组织调控加下处理过程,实现短流程、近终形高效制备加工。
在双辊连铸技术中,为防止弯月面过早的凝固和熔池表面形成熔渣,通常需要较大的过冷度。
(2)通过精确控制铸造过程中的温度场和金属流动,可以在精确控制凝固过程、获得均匀无缺陷的组织的同时,实现形状与尺寸的精确控制,从而实现组织性能与形状尺寸的一体化精确控制。
在双辊式薄带连铸技术中金属液的流动对薄带钢整体的质量有着很大的影响,因为其金属液面的控制决定着技术的成败,其液面的变化不能大于2-4mm,可采用中间包缓冲技术、溢流技术来实现;其次钢水的出炉温度和浇注温度也是其主要的工艺参数,是短流程化的关键因素。
(3)通过精确控制塑性加工过程中的金属流动、形变与组织(包括相变)的交互作用,可以进一步改善凝固组织或发展特殊的凝同组织,以获得具有特定高性能或优异综合性能的材料;可以提高单道次变形能力,缩短工艺流程,实现高效加工成形;可以实现特殊部件或构件的精确成形。
在此技术中,铸轧速度的高低影响着铸带的表面质量。
(4)发展凝固、成形、塑性加丁与热处理等全过程的组织结构综合调控技术,有利于在凝固或塑性加工等单一过程精确控制的基础上,进一步提高材料的性能,发展短流程高效制备加工技术。
侧封和铸轧力、辊缝控制、二次冷却系统以及拉坯系统都是影响铸轧质量的主要因素,对于保证工艺的稳定性十分重要。
总之,发展高性能金属材料的控制凝固与控制成形技术,是实现金属材料的组织性能与产品形状尺寸精确。
控制、提高生产效率、减少制备加工过程中的资源和能源消耗的核心关键技术。