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鑄鋼件具有較高的強(qiáng)度和良好的韌性,適用于制 造承受重載荷及經(jīng)受沖擊和震動(dòng)的零件。近幾年來, 中國(guó)鑄鋼件產(chǎn)量在鑄件占比中穩(wěn)步增漲,截止2020年 底產(chǎn)量占比升至12.2%。好的鑄鋼件需要優(yōu)質(zhì)的鋼液, 通過機(jī)械化、自動(dòng)化、數(shù)字化、智能化技術(shù)不斷發(fā) 展及深入應(yīng)用,工藝技術(shù)的不斷改進(jìn),采用煉鋼新技 術(shù),國(guó)內(nèi)外在鑄鋼熔煉及凈化技術(shù)水平方面都有很大 的提升,鋼液質(zhì)量不斷提高。 鑄鋼生產(chǎn)上應(yīng)用最廣泛的是電弧爐煉鋼,在一 些小型鑄鋼件的生產(chǎn)中,感應(yīng)電爐應(yīng)用也比較普遍。 通過電弧爐煉鋼,在鋼液中仍存在氣體和非金屬夾 雜物,微量元素也難以控制,對(duì)于質(zhì)量要求較高的鑄 件很難達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求,影響鑄鋼件性能。隨著爐外精 煉技術(shù)和真空處理技術(shù)的發(fā)展,與電弧爐和感應(yīng)電爐 相配合,形成聯(lián)合熔煉精煉技術(shù),極大提高了鋼液的 純凈度和冶煉,使鋼的力學(xué)性能,特別是韌性大為提 高,為高強(qiáng)度鑄鋼、超高強(qiáng)度鑄鋼、特種鑄鋼和不銹 鋼的生產(chǎn)創(chuàng)造了條件。 國(guó)內(nèi)一些企業(yè)和研究單位對(duì)鑄鋼熔煉和凈化技術(shù) 也開展了很多研究工作,大型鑄鋼件金屬熔煉中成分 的精確控制技術(shù),雜質(zhì)及有害元素去除技術(shù),真空凈 化除氣技術(shù)等方面都取得了顯著成效,對(duì)促進(jìn)大型鑄 鋼件向高水平、高質(zhì)量發(fā)展有著重要作用。但目前我 國(guó)一些鋼種的潔凈度水平還低于國(guó)外先進(jìn)水平,O、 N、S、P、H等雜質(zhì)元素總和比國(guó)外高20×106 左右。
目前我國(guó)鑄鋼市場(chǎng)產(chǎn)能過剩,市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)越來越激烈。勞動(dòng)力成本和鑄造原材料成本的增加,普通鑄件 的價(jià)格反而越來越低。企業(yè)的根本出路是提高技術(shù)和 管理水平,生產(chǎn)高質(zhì)量、高附加值的鑄件。目前,鑄 鋼冶煉領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)主要是以下幾個(gè)方面。

1、鋼液熔煉向高純凈度鋼液技術(shù)發(fā)展,嚴(yán) 格控制熔煉過程,控制S≤0.005%、P≤0.012%、 O≤30×10-6和H≤5×10-6。通過鋼液精煉,控制微量元 素,提高鋼液質(zhì)量和保證鑄件質(zhì)量穩(wěn)定性。
2、開展綠色鑄造技術(shù),提高清潔化生產(chǎn)水平, 鋼液熔煉向智能化方向發(fā)展,通過機(jī)械化與智能化控 制冶煉過程,減少人為操作過程的不確定性。
3、在冶煉和鑄造工藝設(shè)計(jì)過程中,采用計(jì)算機(jī) 模擬技術(shù),了解冶煉材料特性,模擬鑄件的充型、凝 固過程,從而優(yōu)化工藝,提高鑄件質(zhì)量。
4、繼續(xù)開展高端鑄件的材料及冶煉工藝研究, 尤其對(duì)高端鑄件熔煉過程中有害元素及標(biāo)準(zhǔn)成分的優(yōu) 化問題。完善鑄造材料工程應(yīng)用基礎(chǔ)數(shù)據(jù),如海工裝 備用耐海水腐蝕雙相鑄造不銹鋼材料體系等,建立起 以服役條件為指導(dǎo)的質(zhì)量及制造體系。
5、開展新型發(fā)電設(shè)備用大型高端鑄鋼件鑄造技 術(shù),通過技術(shù)創(chuàng)新和工藝改進(jìn)擺脫對(duì)部分核電設(shè)備用 大型不銹鋼鑄件和新型火電設(shè)備用耐高溫鑄件進(jìn)口的 依賴。國(guó)內(nèi)特大型合金鋼鑄錠熔鑄過程內(nèi)部缺陷控制 技術(shù)和極端工作條件下服役過程可靠性仍需攻關(guān)。

隨著航空航天、軍工、化工和高端汽車等行業(yè)高 速發(fā)展,傳統(tǒng)鑄造方法已無法滿足高品質(zhì)要求,特種 鑄造生產(chǎn)新技術(shù),如電渣熔鑄、連軋連鑄、消失模鑄 造、半固態(tài)鑄造和激光熔覆等技術(shù)得到大力推廣。通 過優(yōu)化鑄型制造工藝、改善充填及凝固條件等方法, 實(shí)現(xiàn)鑄件近凈成形、質(zhì)量?jī)?yōu)異、尺寸精度高、生產(chǎn)效 率高和環(huán)境污染少,并逐步實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化。

電渣熔鑄技術(shù) 電渣熔鑄技術(shù)具有組織致密、純凈度高和成分均 勻等特點(diǎn),應(yīng)用于綜合性能要求較高零部件毛坯。 國(guó)外以美國(guó)、德國(guó)和瑞典等為代表,其電渣重熔裝備 和技術(shù)較為成熟,并大范圍推廣應(yīng)用在航空航天、軍 工和核電等行業(yè)。我國(guó)在理論研究方面,如熱平衡計(jì) 算、渣系開發(fā)和熱平衡計(jì)算等貢獻(xiàn)了較多獨(dú)創(chuàng)性工 作。沈陽(yáng)鑄造研究所采用電渣熔鑄技術(shù)制造出水輪機(jī) 導(dǎo)葉鑄件,具有雜質(zhì)元素低、組織致密、材料利用率 高等特點(diǎn),顯著提高了產(chǎn)品塑韌性、抗疲勞和抗汽蝕 性能。電渣重熔冶金新技術(shù)以電渣連鑄、可控氣氛和 液態(tài)電渣澆注為代表,未來將與鋼鐵冶金流程緊密結(jié) 合,有著廣闊應(yīng)用前景。

連鑄連軋技術(shù) 中國(guó)擁有較多薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線,在高效連 鑄、電磁連鑄技術(shù)等方面發(fā)展迅速,但雙輥薄帶連鑄 技術(shù)距離國(guó)外先進(jìn)水平仍有一定差距。珠鋼、寶武鋼 鐵等企業(yè)與科研院所聯(lián)合開發(fā)了薄板坯連鑄連軋流程 微合金化技術(shù),實(shí)現(xiàn)鋼帶晶粒和析出物的細(xì)化,制備 出高強(qiáng)度和良好塑韌性鋼帶,已應(yīng)用于工程機(jī)械、 特種設(shè)備等領(lǐng)域。河南科技大學(xué)開發(fā)了半熔態(tài)連續(xù)鑄 軋復(fù)合技術(shù),實(shí)現(xiàn)低鑄軋力下寬幅銅板帶和鋁液無 氧化短流程復(fù)合成形。未來連鑄連軋技術(shù)將圍繞更廣 泛高附加值合金、更大規(guī)格、高效節(jié)能和智能化控制 等方向發(fā)展。

消失模鑄造技術(shù) 消失模鑄造技術(shù)以近無余量、精確成形的特點(diǎn), 大量推廣應(yīng)用于形狀復(fù)雜的管狀、箱體和缸體類等, 多用于耐磨、耐熱和耐腐蝕等鑄鋼件。M.R. Barone 等建立了消失模中金屬液與泡沫模氣體擴(kuò)散和熱量 傳遞等模型,可較好指導(dǎo)充型凝固過程。為解決鑄鋼 件增碳問題,除了減少泡沫模型含碳量,富氧燃燒技 術(shù)、負(fù)壓燃燒空殼鑄造、排碳法和無薄膜密封等消失 模鑄造新技術(shù)逐步推廣應(yīng)用。隨著中大型規(guī)格和綜合 性能要求更高鑄鋼件需求與日俱增,消失模鑄造技術(shù) 正值快速發(fā)展期,未來將重點(diǎn)圍繞先進(jìn)技術(shù)、新型泡 沫模材料、材料成分設(shè)計(jì)、合成涂料、廢氣環(huán)保凈化 和智能化生產(chǎn)等方面發(fā)展。

半固態(tài)鑄造技術(shù) 半固態(tài)鑄造技術(shù)具有近終成形、生產(chǎn)效率高、組 織均勻和氣孔偏析少等特點(diǎn),廣泛應(yīng)用于汽車、航 空航天和電子等高端零部件領(lǐng)域。近年來利用模鍛、 軋制等傳統(tǒng)技術(shù)與半固態(tài)金屬流變和觸變成形相結(jié) 合,開發(fā)出復(fù)合鑄造法和鑄鍛成形等新技術(shù),可明顯 改善材料的組織和性能。英國(guó)布魯內(nèi)爾大學(xué)開發(fā)出半 固態(tài)金屬雙螺旋流變擠壓工藝,通過雙螺旋桿轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn) 生較強(qiáng)剪切速率和紊流獲得半固態(tài)金屬漿料,實(shí)現(xiàn)多 種金屬高效制備成形。北京科技大學(xué)研制了高熔點(diǎn)黑 色金屬的半固態(tài)鑄造成形裝置,實(shí)現(xiàn)了高碳工具鋼、 不銹鋼等鋼種的制備。但是,我國(guó)受制于成形設(shè)備研 發(fā),距離國(guó)外先進(jìn)水平仍有差距。隨著高品質(zhì)、精密 鑄件產(chǎn)品需求增大,未來技術(shù)將朝向高性能合金材料 開發(fā)、數(shù)值模擬仿真、新型制漿及流變成形一體化等 方面發(fā)展

激光熔覆技術(shù) 激光熔覆技術(shù)具有熔覆層組織致密、強(qiáng)度高和高 耐磨性等特點(diǎn),廣泛應(yīng)用于船舶、航空航天和工程機(jī) 械等行業(yè)。國(guó)際上Trumpf、Rofin和Laserline等公司 技術(shù)處于領(lǐng)先,已實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化。美國(guó)AeroMet 公司激光熔覆制備的Ti-6A1-4V鈦合金飛機(jī)零部件疲勞 2022年 第4期/第71卷 專家視野 399 壽命可提高兩倍。Zhu等采用激光熔覆與超聲波相結(jié) 合在45# 鋼表面熔覆了Inconel 718合金,熔覆層實(shí)現(xiàn)了 晶粒細(xì)小、氣孔率低和耐磨性能優(yōu)異。激光熔覆技術(shù) 綜合了材料、光學(xué)及控制工程多學(xué)科,未來將圍繞數(shù) 值模擬、熔覆材料設(shè)計(jì)、工藝參數(shù)和智能化等方面發(fā)展。

304、316都是奧氏體不銹鋼不銹鋼常按組織狀態(tài)分為：馬氏體鋼、鐵素體鋼、奧氏體鋼、奧氏體-鐵素體（雙相）不銹鋼及沉淀硬化不銹鋼等。另外,可按成分分為：鉻不銹鋼、鉻鎳不銹鋼和鉻錳氮不銹鋼等。其中奧氏體不銹鋼綜合性能最好,且沒有磁性,所以在我們?nèi)粘Ｉ�活中的�?yīng)用最為廣泛,304、316都屬于奧氏體不銹鋼。