均匀化处理

均匀化处理作为提高锭坯的冶金质量及挤压性能的手段，自从20世界40年代出现以来，在美国，日本，德国，英国等发达国家得到了很大的发展，已经成为了提高锭坯的冶金质量的最重要方法。用这种方法生产出来的钢材可以用来制造装甲车和坦克等重型武器，也是一个国家武器发展技术的重要指标之一。

简介

为了改变连铸线坯内部的组织和性能，以利于其后的拉伸生产，对某些连铸合金线坯要进行均匀化处理，使合金内部的结晶组织得到改善，铸造应力得以消除，偏析减少。均匀化处理的温度，一般要高于该合金的中间退火温度，保温时间也比较长。例如，采用卧式连铸生产的HPb59-1铅黄铜线坯，需要在710~760℃温度下，保温4~8h。

均匀化处理重要的参数如：均热时间、均热温度及冷却速率都有了明确的提法。间歇式的均匀化炉也被连续均匀化炉所取代，连续均匀化炉具有先进的控制系统、完整的自动检测系统、锯切及装载系统。当然这种处理过程成本相当高，量化的收益就会有所减少。

处理规程

均匀化处理的主要工艺参数是加热温度和保温时间，其次是加热速度和冷却速度。铸件的非平衡组织主要靠高温下原子扩散来实现成分的均匀化。原子扩散速率和扩散系数与扩散原子的浓度梯度直接相关。

均匀化处理过程是热激活过程，所以原子扩散系数遵循阿累尼乌斯方程的规律：D=Doexp（一Q/RT）。因此，为加速均匀制过程，应尽可能提高均匀化处理温度。通常采用的均匀化处理温度为0.90T熔～0.95T熔，T熔为实际的铸件开始熔化温度，它低于状态图上的固相线，如图1所示的工区域：

图1中Ⅱ区域为非平衡固相线温度以上进行均匀化处理的温度范围，称为高温均匀化处理。实践证明，铝合金铸件进行高温均匀化处理是可行的，特别是对大截面工件的作用尤其明显。铝合金铸件进行高温均匀化处理是与其表面具有致密的氧化膜有关。大多数合金不采用高温均匀化处理。为使组织均匀化过程进行得迅速和彻底且避免过烧，可先在低于非平衡固相线温度加热，随后再升至较高温度，完成成分的均匀化。这种分级加热工艺在镁合金中得到了应用。合理的处理温度往往需要先根据实验确定，后在生产中使用。

均匀化处理的保温时间基本上取决于非平衡相溶解及晶内偏析消除所需的时间。对有非平衡过剩相的合金，以非平衡过剩相溶解所需时间为主；无非平衡过剩相时，则由固溶体内浓度均匀化所需时间来决定。

均匀化处理炉

目的意义

在锌板带和铝型材生产丁艺中，铸锭通过轧制、挤压可获得坯料、板带材和挤压材。在铸造过程中，虽然可以通过在铝液中添加微量晶粒细化剂达到细化铸锭晶粒的目的，但铸锭的结晶组织还是不均匀。这是因为铝液的凝固是从结晶器的内壁开始，垂直于冷却面的方向向铝液内部扩展，所以铸造组织具有明显的方向性；随着铝凝固层的增厚，传热系数减小，内外晶核的形成和长大的不一致导致晶粒的形状、位向和大小也随之变化；凝固时金属成分造成的偏析现象，晶粒四周和晶内锰浓度的差异扩大了再结晶温度区间，降低了生核率，从而容易产生粗晶；铸造时锭内部产生不同程度的缩孔和疏松组织。

在热轧、挤压过程中，由于热加工变形与再结晶同时进行，形成了以等轴晶粒为主的再结晶组织，可使铸造的结晶组织不均匀状态得到不同程度的改善：为了进一步改善热轧、挤压的性能，提高热加工后产品质量和档次，许多铸锭在热加工之前均在铝合金固相线下的温度570～620℃进行均匀化处理，使MnAl6相均匀析出，减小或消除晶内偏析，以达到均匀化的目的。

推进式加热均匀化炉

以推进式加热/均匀化炉为例：

对于具有热轧能力的大型铝加工厂的批量生产来说，用推进式加热/均匀化炉来进行二次加热和均匀化比较合适=根据工厂的实际情况可采用加料和卸料的全自动操作或半自动操作。

操作程序中，坯锭被放置在加料辊台上，自动对齐后由翻锭机构将坯锭翻起在垫块上（也称为热靴），沿滑轨向前推进。推进是由液压推料装置将坯锭推送进炉膛，由于这种炉子多数是连续作业，推料装置与出料装置同步进行，推料装置受出料端的温度检测信号控制。

这种炉子可以采用电加热、气体或油燃烧器进行直接加热，通过大功率轴流风机进行空气循环，确保坯锭的快速、均匀加热。温度均匀性一般要求在±5～±3℃范围内，如此小的温度允差使得坯锭在同相线下的高温均匀化成为可能。采用先进的智能化控温仪表或计算机坯锭进行差温加热，缩短了均匀化的时间。

推进式加热炉一般由进料翻锭装置、推料装置、炉体、加热系统、空气循环系统、出料翻锭装置、换气系统、温度控制和检测中心、料垫自动返回系统组成。

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