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摘要：随着我国工业化水平的不断提升，钢铁工业呈高速发展态势。但与此同时，能源与资源短缺问题严重制约了我国钢铁工业的发展。如何加快技术改造，提升钢铁工业的经济效益和社会效益已成为钢铁产业应该认真思考的问题。本文主要介绍了电脉冲铸轧技术，并分析了其研究前景，以期为钢铁产业的优化升级提供良好借鉴。
关键词：材料铸轧成型技术 电脉冲铸轧技术 处理机理 应用 研究
1 传统铸轧技术介绍
铸轧技术作为一种传统的生产工艺技术，至今已有一百五十多年的发展历史，目前被广泛应用至工业生产领域。一直以来，很多国内外学者和专家都致力于合金种类和铸轧设备在铸轧机上的应用，并取得了一系列进展。我国的材料铸轧成型技术经过多年的发展，目前已经步入比较成熟的产业化应用阶段。材料铸轧成型技术将材料从液态转化为固态，具有较强的流动性和抗变形能力，最大程度地保证了材料的加工质量。
与其他铸轧技术相比，材料铸轧成型技术具有非常明显的优势，它不仅改变了原有的生产方法，取消了一些原有的生产工序，还极大地提高了生产效率，适应了企业规模生产需求。具体来说，主要表现在以下几方面：①成本低，生产周期短，投资回报率高，非常适合一些中小型铝板带轧制厂。②产品具有优异的耐腐蚀性、抗冲击性、环保性，金属通过量大，可重复回收使用，符合国家环保要求，市场反响较好。③生产时间更短，生产效率更高，减少了热轧板带重轧的时间，生产更紧凑、更优质、更灵活，极大地提升了企业的劳动生产效率。④降低能耗成果显著，在进行热轧时，材料铸轧成型技术能够有效地降低工序能耗。⑤生产时，生产线配置更为合理，保证了资源的高效利用，结构更为紧凑，便于生成人员进行操作与管理。
但与此同时，材料铸轧成型技术也存在着一些问题和缺陷，集中表现在：生产组织不均匀、生产结构失衡、深加工性能较差等。因此，企业必须积极开发新技术，以改进生产工艺，提高生产效率。
2 电脉冲铸轧
随着我国现代加工工艺水平的不断提升，凝固技术取得了重大进展和突破，一些新兴的凝固组织控制工艺也随之出现，极大地推动了我国金属铸轧行业的发展。其中，电脉冲铸轧技术对金属凝固组织的影响最明显，引起了研究人员的广泛关注。电脉冲铸轧技术是在电磁铸造的基础上发展起来的，它能够感应出复合磁场中的电磁波，并对其进行处理与加工，能够显著地提高铸轧带坯的组织和性能，符合现代工艺加工需求。电脉冲铸轧技术的优势主要体现在以下几方面：①施加电磁场能够进一步细化合金晶粒，并保证其平滑度，使其晶粒度达到一级加工水平。②实现了带坯晶粒的轴化，提高了带轴晶的比例，加工品质更高。③消除了加工工程中产生的一系列马蹄形裂纹，提高制品质量。
电脉冲铸轧技术的核心内容是将以行波磁场为主的组合磁场引入驻扎区，进一步优化结晶凝固环境，以保证结晶凝固质量。在整个动态形核结晶过程中，加工人员必须严格控制结晶过程，做好相关记录，并对一些颗粒较大的柱状结晶进行等轴晶转化处理，以改变其晶粒取向，完善铸轧板性能。电脉冲铸轧技术不仅减少了传统铸生产中的污染，还具有节能环保、投资成本低、生产周期短等优势。
2.1 液相区电脉冲处理机理 液态金属中存在着一类性质相对稳定的近程有序分子集团或原子基团。在结晶凝固时，处于一定范围的原子集团或分子集团会在电磁波的作用形成晶体形核的晶坯。北京科技大学的王建中和唐勇认为电脉冲作用下，一些瞬态电场和高电场会使这些原子集团或分子集团发生畸变。一旦这些畸变适应了反应环境，达到松弛饱和状态，则这些团簇外电场就会捕捉到一定数量的单个液态电子，并组合成一个更大的团簇。
2.2 固液两相区电脉冲处理机理 还有一些学者认为应该在晶体凝固过程中施加一定量的电脉冲，以加速形核反应，提高形核率，并抑制晶粒成长。Barnak等通过对近共晶Sn60Pb40和Sn63Pb37合金施加脉冲电流实验，发现了结晶反应环境下合金凝固的反应规律。高密度的电脉冲一方面使得Sn-Pb合金的共晶团体积减小，另一方面还使合金在凝固时产生过冷情况，提高了反应速率。
2.3 固相区电脉冲处理机理 苏联学者对电致塑性的早期解释：金属受电子流照射时，一次加速电子以及等离子体振荡引起的更大量的二次电子，以激发的形式将能量和力传递给位错。在金属轧制反应过程中，如果电子的漂移速度高于运动位错弹性波的相速度，则电子会对运动位错和相互作用中的位错起加速作用。同时，电子照射还将增加位错源的功，降低晶格中位错运动及相互作用下的势垒，最终提高金属塑性。
3 电脉冲铸轧的研究前景
电脉冲铸轧技术的应用将极大地改善金属轧制的加工条件，提高加工效率和质量。研究脉冲电流对金属的影响可以进一步明确金属的塑性变形作用机理，以更有效地控制和监督加工过程。但目前，有关其作用机理的研究仍处于起步阶段，有待进一步深入验证。
电脉冲铸轧技术是一种绿色环保的材料制备方法，能够节约资源减少污染，未来将成为21世纪先进材料和先进材料制备工艺研究的热点，有望突破传统材料的研究。
参考文献：
[1]陈德斌，胥福顺，和锦黎.5754铝合金铸轧板坯生产工艺探讨[J].轻合金加工技术，2009（03）.
[2]凌玉华，李海娜，杨欣荣，廖力清，谢焱彬.铝电磁铸轧原理及其复合磁场电源控制系统[J].中南大学学报（自然科学版），2009（03）.
[3]张西锋.电脉冲改善碳钢凝固组织的实验研究[D].西安建筑科技大学，2007.
[4]何力佳，王建中，齐锦刚，张震斌，苍大强.高硅铝合金的电脉冲孕育处理与液-固相关性[J].北京科技大学学报，2008（04）：307-
311.
关键词：材料铸轧成型技术 电脉冲铸轧技术 处理机理 应用 研究
1 传统铸轧技术介绍
铸轧技术作为一种传统的生产工艺技术，至今已有一百五十多年的发展历史，目前被广泛应用至工业生产领域。一直以来，很多国内外学者和专家都致力于合金种类和铸轧设备在铸轧机上的应用，并取得了一系列进展。我国的材料铸轧成型技术经过多年的发展，目前已经步入比较成熟的产业化应用阶段。材料铸轧成型技术将材料从液态转化为固态，具有较强的流动性和抗变形能力，最大程度地保证了材料的加工质量。
与其他铸轧技术相比，材料铸轧成型技术具有非常明显的优势，它不仅改变了原有的生产方法，取消了一些原有的生产工序，还极大地提高了生产效率，适应了企业规模生产需求。具体来说，主要表现在以下几方面：①成本低，生产周期短，投资回报率高，非常适合一些中小型铝板带轧制厂。②产品具有优异的耐腐蚀性、抗冲击性、环保性，金属通过量大，可重复回收使用，符合国家环保要求，市场反响较好。③生产时间更短，生产效率更高，减少了热轧板带重轧的时间，生产更紧凑、更优质、更灵活，极大地提升了企业的劳动生产效率。④降低能耗成果显著，在进行热轧时，材料铸轧成型技术能够有效地降低工序能耗。⑤生产时，生产线配置更为合理，保证了资源的高效利用，结构更为紧凑，便于生成人员进行操作与管理。
但与此同时，材料铸轧成型技术也存在着一些问题和缺陷，集中表现在：生产组织不均匀、生产结构失衡、深加工性能较差等。因此，企业必须积极开发新技术，以改进生产工艺，提高生产效率。
2 电脉冲铸轧
随着我国现代加工工艺水平的不断提升，凝固技术取得了重大进展和突破，一些新兴的凝固组织控制工艺也随之出现，极大地推动了我国金属铸轧行业的发展。其中，电脉冲铸轧技术对金属凝固组织的影响最明显，引起了研究人员的广泛关注。电脉冲铸轧技术是在电磁铸造的基础上发展起来的，它能够感应出复合磁场中的电磁波，并对其进行处理与加工，能够显著地提高铸轧带坯的组织和性能，符合现代工艺加工需求。电脉冲铸轧技术的优势主要体现在以下几方面：①施加电磁场能够进一步细化合金晶粒，并保证其平滑度，使其晶粒度达到一级加工水平。②实现了带坯晶粒的轴化，提高了带轴晶的比例，加工品质更高。③消除了加工工程中产生的一系列马蹄形裂纹，提高制品质量。
电脉冲铸轧技术的核心内容是将以行波磁场为主的组合磁场引入驻扎区，进一步优化结晶凝固环境，以保证结晶凝固质量。在整个动态形核结晶过程中，加工人员必须严格控制结晶过程，做好相关记录，并对一些颗粒较大的柱状结晶进行等轴晶转化处理，以改变其晶粒取向，完善铸轧板性能。电脉冲铸轧技术不仅减少了传统铸生产中的污染，还具有节能环保、投资成本低、生产周期短等优势。
2.1 液相区电脉冲处理机理 液态金属中存在着一类性质相对稳定的近程有序分子集团或原子基团。在结晶凝固时，处于一定范围的原子集团或分子集团会在电磁波的作用形成晶体形核的晶坯。北京科技大学的王建中和唐勇认为电脉冲作用下，一些瞬态电场和高电场会使这些原子集团或分子集团发生畸变。一旦这些畸变适应了反应环境，达到松弛饱和状态，则这些团簇外电场就会捕捉到一定数量的单个液态电子，并组合成一个更大的团簇。
2.2 固液两相区电脉冲处理机理 还有一些学者认为应该在晶体凝固过程中施加一定量的电脉冲，以加速形核反应，提高形核率，并抑制晶粒成长。Barnak等通过对近共晶Sn60Pb40和Sn63Pb37合金施加脉冲电流实验，发现了结晶反应环境下合金凝固的反应规律。高密度的电脉冲一方面使得Sn-Pb合金的共晶团体积减小，另一方面还使合金在凝固时产生过冷情况，提高了反应速率。
2.3 固相区电脉冲处理机理 苏联学者对电致塑性的早期解释：金属受电子流照射时，一次加速电子以及等离子体振荡引起的更大量的二次电子，以激发的形式将能量和力传递给位错。在金属轧制反应过程中，如果电子的漂移速度高于运动位错弹性波的相速度，则电子会对运动位错和相互作用中的位错起加速作用。同时，电子照射还将增加位错源的功，降低晶格中位错运动及相互作用下的势垒，最终提高金属塑性。
3 电脉冲铸轧的研究前景
电脉冲铸轧技术的应用将极大地改善金属轧制的加工条件，提高加工效率和质量。研究脉冲电流对金属的影响可以进一步明确金属的塑性变形作用机理，以更有效地控制和监督加工过程。但目前，有关其作用机理的研究仍处于起步阶段，有待进一步深入验证。
电脉冲铸轧技术是一种绿色环保的材料制备方法，能够节约资源减少污染，未来将成为21世纪先进材料和先进材料制备工艺研究的热点，有望突破传统材料的研究。
参考文献：
[1]陈德斌，胥福顺，和锦黎.5754铝合金铸轧板坯生产工艺探讨[J].轻合金加工技术，2009（03）.
[2]凌玉华，李海娜，杨欣荣，廖力清，谢焱彬.铝电磁铸轧原理及其复合磁场电源控制系统[J].中南大学学报（自然科学版），2009（03）.
[3]张西锋.电脉冲改善碳钢凝固组织的实验研究[D].西安建筑科技大学，2007.
[4]何力佳，王建中，齐锦刚，张震斌，苍大强.高硅铝合金的电脉冲孕育处理与液-固相关性[J].北京科技大学学报，2008（04）：307-
311.