航空铝，2024-T351铝棒

航空铝，2024-T351铝棒

铝合金板坯生产的几种形式，指出了板坯生产过程中应该注意的一些问题，并特别说明了新一代电磁铸造、高能超声铸造、半固态铸造、喷射铸造和铸锭多级均匀化等新技术的应用在改善铸锭组织结构方面的效果。
前言
随着铝加工业的发展，铝材的应用更加广泛，特别是航空航天、轨道交通、新能源车辆、光伏建筑一体化、电缆、LED散热器、材料及众多民用产品的开发，为铝材开拓了十分广阔的市场，同时，也对铝材的质量提出了更高的要求。在铝合金材料的生产过程中，熔铸作为道关键工序，锭坯的质量对铝制品的质量起着支配作用。由于材料的化学成分和组织结构，包括金属内部纯洁度是其力学性能和其他性能的内部依据，而所有性能则是具有一定化学成分和组织结构的外部表现。所以熔铸作业的好坏对铝材的加工性能和终使用性能产生决定性的影响。我国铝加工学者王祝堂教授曾经指出：铝材的缺陷有70%与熔铸有关联，熔铸是我国从铝工业大国走向铝工业强国的鸿沟。这个论点是否成立我们暂不评述，但从中却使我们认识到熔铸在铝加工业中的重要性和国人希望提高铝熔铸技术水平的强烈紧迫感和责任感。
近40年，我国铝板带箔先后出现过三种板坯生产和供货方式，种是传统的扁铸锭，锭厚从锭模铸造的40mm到现在LHC的约700mm，供热轧。其生产技术从锭模铸造到DC铸造、水平模铸造直至沟槽模铸造、隔热模铸造、电磁铸造(包括低频)和矮液面铸造(即LHC)、复合铸造都有采用；随着社会的不断进步和发展，早先的锭模铸造已经被淘汰，目前，除了供电力部门用扁排采用水平铸造技术和个别企业个别产品采用隔热模和电磁铸造技术外，在工业上得到广泛应用的主要是DC铸造和矮液面铸造(约1200万吨)。第二种是双辊连续铸轧板卷，板坯厚度约在5-10mm之间，供离线冷轧，它出现于上世纪六十年代，经过近二十年的研发，直至八十年代我国才正式投入工业生产使用，目前其生产量约占板坯总产量的30%(500万吨)；在其后二十多年里，我国还开展了诸如超声波铸轧、电磁铸轧、高速薄带铸轧、半固态铸轧和喷射轧制等铸轧技术的试制和研究，也取得不少成果，有些已投入工业使用。第三种是连铸板坯，厚度约为16mm——25mm，在线直供热连轧用，这是上世纪八十年代早出现于美国和瑞士的技术。我国直至本世纪初才由河南豫港公司引进一条哈兹耐特连铸机及三机架热连轧机组成的生产线，产能约为50万吨/年。
从上面的发展历史，我们可以清楚的看到，在铝板坯的铸造方面，出现了四个明显的发展趋势：一是金属结晶由静模向动模发展；二是结晶器由高向矮发展；三是金属冷却速度由慢向快发展；四是借助外力参与凝固过程。信息技术、计算机技术和自动化控制技术的应用，已经全面地提升了我国熔炼铸造的技术水平，辅助材料商品化为稳定和提高熔铸产品的质量创造了有利的条件。但在我国变形铝合金板坯熔铸技术的发展过程中，仍然存在着一些值得关注的问题，本文主要针对这些问题谈谈自己的看法，希望能引起同行们的共同关注。
一 熔炉大型化和设备选择
炉子生产率G=装炉量N/工艺时间τ。很显然，提高炉子容量，既可以提高装炉量，缩短单位产量的辅助作业时间，增大熔化速度，提高炉子生产效率；又可以减少单位产量的热损失，得到更高的热效率；还可以降低吨铝投资，减少用工数量，终达到节能降耗、增产减人的目的。这是目前炉子为什么向大型化方向发展的基本原因。
在这个思想的指导下，目前国内大的扁铸锭熔铝炉已达到120吨(天津忠旺、河南中孚)，超过75吨的炉子全国超过150台。这些炉子普遍直供电解铝液，采用了顶装炉技术(固体料)、蓄热式燃烧技术、磁搅拌技术、倾翻出料技术等，取得了节能降耗，提高生产效率，减少用工量，降低生产成本的好效果。但同时也出现了一些不该出现的问题。这些问题归纳起来主要是下面三条：
1)炉子熔化速度偏低。表1是上世纪90年代中期国际上熔铝炉的标准尺寸和熔化速度[1]。与这个表格的数据相比，我国国产熔铝炉的熔化速度明显偏低，以75吨的熔铝为例，我国国产熔铝炉的熔化速度只有这个表格数据的一半左右。这就失去了通过炉子大型化提高生产效率的意义。造成这种现象的原因主要是配套的烧嘴能力过小而致。因此，炉子设计和生产厂家有责任采取措施提高其技术性能。