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该项目由中南大学钟掘院士带头,毛大恒、肖立隆、丁道廉、郭仕安、赵啸林合作完成,获得了2002年国家技术发明奖二等奖(2002-F-216-2-01)。项目所属科学技术领域、主要内容、特点及应用推广情况:50年代初美国Hunter-Douglas发明双辊式铝带材连续铸轧机,70年代开始工业应用,并以其高节能的优势迅速发展,目前世界上已有300余台套铸轧设备为铝带、箔提供坯料。虽然连续铸轧工艺具有投资少、高节能、低成本等特点,但由于用连续铸轧法生产的铝板带存在比较突出的组织缺陷,后续深加工性能差。分析其原因主要是铸轧形成的金属内部组织结构基本为方向性极强的粗大柱状晶。现行生产中加入变质剂后,结晶可以细化,但粗细不均匀,且带来合金污染,致使铸轧板性能的提高与应用领域都受很大局限。本项目构思一种技术原理:在铸轧区中施加特殊电磁场,扰乱原来的结晶凝固规律,产生新的形核与结晶机制,以期获得高性能铝材。经过数年由基础到技术的研究,实现了这一技术原理,形成了电磁场铸轧的成套工艺与设备,其主要内容为:1.磁场发生系统与装备;2.磁路导引设备;3.频-幅随机调控系统与装备;4.电磁场铸轧工艺与控制软件。在对传统铸轧机进行改造的基础上,将上述设备安装到铸轧生产线上,并通过研制的铸轧工艺软件控制铸轧过程,实现与传统铸轧有本质区别的金属流变过程,获得材料组织性能有显著不同的产品。其技术特点为:将机械、电、磁、热四种能量同时引入铸轧区,形成一种特殊的凝固与变形环境,使铸轧铝合金在瞬间进行多种能量的交换与传递,出现结晶与形核的新机制,获得性能优异的铝带坯。现场应用情况表明,电磁场铸轧板的深拉性能获得突破性进展:常规铸轧工艺生产的板带其深拉制耳率为10%(厚度1.0mm),电磁场铸轧板其深拉制耳率分别为1.95%(厚度0.5mm)和3.2%(厚度1.0mm),成型性大幅度提高。这是占市场80%以上铝板的最为重要的性能之一;采用电磁场铸轧设备和工艺生产的0.007mm铝箔,其金相组织和力学性能均优于用常规铸轧工艺生产的铝箔产品,成品率提高了8.8%。铸轧板带性能的大幅提高使之可在更大的范围内替代价位高的热轧板带。本项目具有良好的应用前景和推广价值,该设备和工艺技术已于1997年开始应用于西北铝加工厂,1999年被国家计委列为高新技术产业化示范工程,在兰州铝业公司新建了一条电磁场铸轧生产线。
