傳統的金屬鑄造方式生產的鑄錠為邊部是粗大的柱狀晶，逐步過渡到中心部位的細小等軸晶。這種組織在下一步的壓力加工過程中，粗大的柱狀晶影響了材料的加工性能，易產生缺陷，且使得加工成品率降低。常規的鑄造方法還在鑄錠的表面產生鑄造波紋、皺折，冷隔及表面鑄造裂紋；在鑄錠內部產生氣孔、疏松、夾雜等缺陷。為了扭轉這一現狀，材料工作者進行了大量的研究工作，采取的措施主要有電磁攪拌法、添加人工晶核法、機械攪拌法、振動法、強脈沖法、超聲波法等多種方法。采取這些方法可從不同程度上降低或消除上述缺陷的產生和存在。電磁攪拌是利用電磁力的攪拌作用力，對半固態熔體進行攪拌，打破常規金屬凝固過程中的幾個步驟及結晶過程。對半連續鑄造和連續鑄造來講，作用力施加的部位主要是結晶區。電磁技術的主要優點有：1、不需加晶粒細化劑即能獲得細小的等軸晶，組織細小、均勻、致密；2、消除了常規鑄造方法中出現的粗大樹枝晶和柱狀晶，減少或消除了鑄錠表面和內部的鑄造缺陷；3、對于密度差較大、固溶度較小的不同金屬制備成合金的難度大大降低；4、鑄錠的表面光滑、平整，可減少銑面量或不用銑面，直接加工。
電磁攪拌法是近幾年來發展較快的一項技術，下面著重對這一技術領域的情況進行敘述。
電磁鑄造技術的發展概況
在上世紀六十年代，蘇聯學者I.N.格茲列夫發明了電磁鑄造法(EMC)，并于1966年在試驗室中成功地利用EMC技術制取了第一根金屬鑄錠，將該方法于1968年申請了專利。在1969年于工業上鑄造了直徑達200mm至500mm的圓錠，以后，美國的Kaiser化學鋁公司、Reynold公司、瑞士鋁公司先后引進了該項專利技術，并在此基礎上大大地發展了該項技術。
1978年美國的阿盧馬克斯工程金屬工業公司(AEMP)利用該項技術生產出符合要求的圓錠。目前美國的阿盧馬克斯公司用立式鑄造法和水平鑄造法生產直徑為75mm和150mm的圓錠，供世界各國半固態成形加工廠使用。日本在1988年成立了專門的金屬半固態加工開發研究公司，該研究開發公司的研究資金及活動經費由川崎制鐵、住友金屬、神戶制鐵、三菱重工等公司提供。
在電磁技術成功地應用于鋁工業領域并生產出合格的扁錠和圓錠后，人們仍在不斷地探索該項技術在其他金屬和合金的鑄造生產中應用的可能性。目前世界上在該項技術領域內處于技術領先地位的有美國、日本、法國、英國、意大利等國家。美國的奧林公司對銅及銅合金的電磁鑄造方法進行了研究，并開發出相應的電磁鑄造裝置；日本的古河光明等研究了電磁鑄造技術在鎂合金生產中的應用，設計出應用裝備；日本的中野合金公司在復雜黃銅水平連鑄管坯的生產工業上，也采取了電磁鑄造技術。鋅合金、鎂合金的電磁鑄造應用也有相關的報道。
對于鋁薄板的連鑄軋生產，采用電磁鑄造法最早由日本的淺井滋生提出，美國能源部也申報了電磁鑄造鋁板坯的專利。20世紀70年代中期，東北輕合金加工廠首先在國內開展了這項工作，1982年試Ф482mm的鋁合金圓錠。“七五”期間，由中國有色金屬工業總公司主持，將該項技術的國產化列入了攻關計劃，有多個鋁加工企業及大專院校、科研院所參與該項工作并取得很大進展。在上世紀80年代，西南鋁加工廠引進了原民主德國的電磁鑄造技術，在隨后的引進、消化、吸收過程中，掌握了該項技術并得到了提高，取得了良好的應用效果。西北鋁加工廠與中南大學進行合作，開發出鋁帶坯的電磁鑄造在連鑄軋工業中的應用技術，晶粒細化效果良好，并取代了Al－Ti－B晶粒細化劑的作用。近期國內有多個銅加工企業與有關院校合作，對電磁鑄造技術在銅錠坯鑄造工藝上的應用進行了開發嘗試，并取得一定的經驗。
電磁鑄造技術在銅加工行業的應用
目前，由于電磁鑄造技術的優越性，引起國內眾多銅加工企業的密切關注。電磁技術在銅加工行業的應用初步預期在以下幾個方面：
1、半連續鑄造圓錠、扁錠的生產工藝中的應用。主要以改變結晶器的整體設計為主，在原結晶器的基礎上增加電磁感應線圈，利用電磁攪拌力對材料的組織進行調整和改變；
2、水平連鑄棒坯及管坯的生產工藝中的應用。也為改進結晶器的組成，增加電磁感應線圈，調整結晶器冷卻水的水路結構，因為水平連鑄存在著重力對凝固結晶的影響，并且液穴的大小及形狀與半連續鑄造有差別，所以技術難度可能比半連續鑄造要大些。據有關企業講，從初步試驗得知紫銅鑄棒的含氧量明顯降低很多，晶粒細小，表面質量也大大提高，攪拌作用顯著，還沒解決的問題為結晶器的壽命降低且易損壞，鑄造速度還沒提高上來，工業大規模生產還需進一步探索實踐；
3、帶坯的水平連鑄工藝中的應用。因連鑄帶坯的寬厚比較大，電磁線圈的設計較前兩種又不一樣，并應以設計成多極感應線圈為佳。
4、在上引線坯或管坯中的應用。由于材料本身尺寸較小，故預計效果及經濟價值不明顯。
總之，對于銅合金來講，該項技術的應用將有著廣闊的市場前景，其經濟價值十分巨大。據有關資料報道，由于電磁鑄造不存在著邊部成分偏析及粗晶層，所以只需很少的銑面或完全不銑面即可進行軋制，且軋制后的板材也不裂邊，因而省去了切邊工藝，提高了產品的成品率，這樣的經濟價值是十分可觀的。美國每生產1噸電磁鑄錠可產生60美元以上的效益。如果按我國每年60萬噸銅板帶的產量，使用該項技術使成品率每提高一個百分點，則可減少投料1.2至1.5噸，按1.3萬噸計算，就可節約這部分消耗的能源、人工工時等成本就達4000多萬元；提高兩個百分點就可減少成本近億元。尤其是對于錫磷青銅帶材等成品率較低的產品來講，效果就更好了。全國目前該項產品的產量約為3萬噸左右，平均成品率約為40％，若通過采用該項技術使成品率提高到50％，其經濟效益就是上億元，而這一點相信是可以實現的。
對于多元銅合金來講，添加的合金元素由于種類較多而元素的特性差異又較大，控制并生產出合格的滿足要求的鑄錠一直是生產實踐中的一大難關。而采用該項技術后，可大大降低其的難度，使企業在開發這些新產品時實現投入少、產出高的經營生產模式。由于電磁鑄造技術需在原有的傳統鑄造設備上增加新的電源系統、電磁成型系統、控制檢測系統等裝置。所以比較適合于批量大、產量大、品種單一的企業使用，而對于品種多、批量少的企業來講，就不易采用，因為對于每一種規格，其電磁成型系統及相配套的電源系統、檢測系統都有差異，使得鑄造成本反而升高。近年來，我國的銅加工行業由于競爭比較激烈，使得彼此之間均在提高自身素質，加強管理上下功夫以降低生產成本，提高生存能力。但是，科學技術是第一生產力這一條應用的不盡人意。當靠傳統的手段挖潛達到一定程度時，可挖掘的題材就十分有限了。應該在如何提高生產工藝的水平及科技含量上下功夫，我相信誰先嘗這個螃蟹誰就先受益，這一點是不容置疑的。
