铸造热加工可视化

      “睁眼造型，闭眼浇注”是传统铸锻技术的一大特色，随着计算机技术将热加工领域的工艺技术模拟出来，变成可视化信息，高达千度高温的铸造热加工变得“看得见摸得着”。

      瞄准国家需求

      热加工的基础是铸造，我国铸件产量从2001年起超过美国成为世界第一，产量达到1800万吨，占全球产量的1/5。我国2004年钢产量达到2.4亿吨，成为世界第一产钢大国。

      装备制造业的迅速发展，带动了热加工等传统产业的快速发展。据李殿中介绍，我国热加工行业由于使用落后的工艺技术，尤其是铸造浇注系统设计一直沿用几十年前的技术，导致产品的合格率低、成材率低、原材料消耗多、能耗严重、资源环境压力大。

      多年来，我国的大型铸锻件集中表现为加工余量大和“三孔一裂”（即气孔、渣孔、缩孔和裂纹）缺陷多。一些特殊关键构件，如轧钢行业大量使用的大型铸钢支承辊，船舶行业的大型船用曲轴等是制约行业发展的“瓶颈”，国内还不能生产，全部依赖进口。

      在轧钢行业里，带钢产品量大面广，如普通碳素结构钢和微合金钢，虽然经济效益好，如果能采用新技术优化合金设计，降低生产成本，将扩大其发展空间。

      热加工工艺技术落后的一个主要原因是热加工过程“看不见”，技术人员经常凭经验和“试错法”设计工艺，可能造成产品报废，热加工过程“可见”的技术开发势在必行。

      可视化铸造技术

      可视化铸造技术是指首先采用数值技术，模拟铸件充型和凝固过程，然后用三维x射线实时监测系统观察浇注过程，最后通过模拟、观测与实践的对比确定工艺设计原则。

      通过控制铸件平稳充型和金属液流速，大大减少了传统浇注过程中金属液中卷气、夹杂等缺陷，提高了铸件合格率和工艺出品率。

      可视化技术是计算机模拟技术的延伸，是理论、模拟与实测相结合的一项关键技术。在铸造基础上发展起来的可视化技术也适用于钢的热轧、锻造和热处理过程，这个新技术在大型铸锻件的工艺设计过程中发挥了关键作用。

      在国家“热轧带钢组织性能预报”项目的资助下，材料加工模拟研究部用5年时间开发了具有自主知识产权的热轧模拟软件，使我国成为世界上第5个拥有该类软件源代码的国家。

      由于使用软件后节省了合金加入量，提升了钢材质量，鞍钢新增利润上千万元。该软件共采用了70多个物理冶金模型，可以指导带钢热轧过程成分与工艺优化，稳定带钢质量，提高轧制过程的自动化水平。

      此外，材料加工模拟研究部开发的深过冷奥氏体变形技术在csp轧钢生产线应用，解决了汽车板冷弯微裂纹问题。

      文章由广州铸造展整理发布。