CN103192043A - 一种抑制铸锭中心裂纹产生的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种抑制铸锭中心裂纹产生的方法，属于铝合金半连续铸造生产技术领域。先按常规对合金熔体进行熔炼及处理；在半连续铸造开始前，按常规设定冷却水的起始流量，铸造机的起始浇铸速度设为铸造稳定阶段速度的1/3～3/4，铸造开始后，合金熔体开始通过导流槽缓慢流入结晶器内，当铸锭长度达到30～120mm后，引锭底座开始按照设定速度下降，在3s～9s的时间里将浇铸速度升至铸造稳定阶段的速度，然后保持这一浇铸速度进行生产。本发明用于优化半连续铸造生产过程中铝合金铸锭的铸造工艺，该方法铸造生产的铸锭，其内部质量较好，没有中心裂纹，提高了产品的成品率，增加了经济效益，有效降低在铸造过程中产生的应力值，从而有效抑制中心裂纹的产生。
Description
技术领域
本发明涉及一种抑制铸锭中心裂纹产生的方法，属于铝合金半连续铸造生产技术领域。
背景技术
目前，竖井半连续铸造是生产铝合金铸锭的主要工艺，在半连续铸造过程中，中心裂纹是铸锭常出现缺陷之一。在后续的机械加工中，常因为中心裂纹而导致废品的产生，从而严重降低了产品的成材率，影响经济效益。对于有些中心裂纹比较严重的铝合金铸锭，则会使整根的铸锭成废品。铸锭中心裂纹产生的原因主要是由于生产过程中的结晶器的温度太低，当铝合金熔体开始接触到结晶器时，由于结晶器壁的激冷作用使得表面冷却快于内部冷却，从而造成内外较大的温度梯度，当铸锭从结晶器拉出时，受到冷却水的强制冷却作用，由于液穴的存在，也会使内外产生很大的温度梯度，所以导致表面比中心收缩快而产生拉应力，当应力值超过铸锭的承受极限时即产生中心裂纹。合金品种规格不同，中心裂纹产生的倾向也不同。
为了抑制中心裂纹的产生，一些铝行业公司也进行了积极的探索，开发了诸如凝固末端轻压技术、低温浇铸技术、电磁搅拌技术等。其中，较为成功的是凝固末端轻压技术。该轻压下工艺就是在铸坯凝固末端给以一定的机械压下量以弥补末端两相区的凝固收缩，从而减轻乃至消除中心疏松。合适的轻压下收缩补偿工艺无疑也防止了末端加速凝固收缩，负压造成浓化铝水横向流动向中心富集，从而可以减轻中心偏析。静态轻压下和动态轻压下在本质上是一致的。在设备上固定位置的轻压下称为静态轻压下。
但是由于这种技术需要施压设施及动态控制系统等。操作比较麻烦，工艺的成败和人员及配备密切相关。
发明内容
针对以上不足，本发明提供一种切实可行的抑制中心裂纹的方法，通过改造铸造工艺来实现提高铸锭成品率的目的，即改变铸造过程中的某一阶段的工艺参数，使其在生产过程中相互之间达到最好的吻合点，从而有效防止中心裂纹的产生，提高产品的成材率，增加生产的经济效益。
本发明通过下列技术方案实现：一种抑制铸锭中心裂纹产生的方法，经过下列各步骤：
（1）按常规对合金熔体进行熔炼及处理；
（2）在半连续铸造开始前，按常规设定冷却水的起始流量，铸造机的起始浇铸速度设为铸造稳定阶段速度的1/3～3/4，铸造开始后，步骤（1）的合金熔体开始通过导流槽缓慢流入结晶器内，当铸锭长度达到30～120mm后，引锭底座开始按照设定速度下降，在3s～9s的时间里将浇铸速度升至铸造稳定阶段的速度，然后保持这一浇铸速度进行生产。
所述步骤（2）保持稳定阶段浇铸速度进行生产时，同时按照铸锭表面温度调整冷却水的流量，使得浇铸速度和冷却的流量相匹配。
对于规格较大且中心裂纹比较严重的铝合金铸锭在铸造起始阶段，铸锭长度也相应较长。
本发明主要是用于优化半连续铸造生产过程中铝合金铸锭的铸造工艺，按照这种方法铸造生产的铸锭，其内部质量较好，没有中心裂纹，从而提高了产品的成品率，增加了经济效益。采用上述方案，可有效降低在铸造过程中产生的应力值，从而有效抑制中心裂纹的产生。
本发明具有下列优点和效果：采用上述方案，通过在铸造的起始阶段使用较小铸造速度使得铸锭达到一定长度后，再逐步增加铸造速度，这样由于铸造速度小，在结晶器内的铸锭能够充分冷却和凝固，而离开结晶器的部分则由于喷淋水的强制冷却作用进行进一步的冷凝。随着铸锭凝固的不断进行，铸锭内外温差逐步减小，使得内部所受的拉应力值降低，从而有效防止裂纹的发生。随着时间的进行，由于热量的传导，结晶器达到一个较高的温度，然后铸造速度逐步加大直至设定值，同时调整冷却水压，使得铸造速度和冷却水压达到很好的吻合点，即在稳定阶段，铸锭内外温差较小，所以应力值较低，不易产生中心裂纹。这一方法将提高产品的成材率，增加企业的经济效益。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述。
实施例1
（1）将工业重熔铝锭放入感应炉内进行熔炼，合金熔化后转入保温炉内静置，并对熔体进行精炼、除气及其他处理，静置一段时间后，待熔体温度降至685～705℃时进行半连续铸造；
（2）在半连续铸造开始前，按常规设定冷却水的起始流量为0.2mpa，铸造机的起始浇铸速度设为40mm/min，铸造开始后，步骤（1）的合金熔体开始通过导流槽缓慢流入结晶器内，当铸锭长度达到120mm后，引锭底座开始按照设定速度下降，在5s的时间里将浇铸速度升至铸造稳定阶段的速度为120mm/min，然后保持这一浇铸速度进行生产，同时按照铸锭表面温度调整冷却水的流量为0.4mpa，使得浇铸速度和冷却的流量相匹配，制得700×280×11000mm3的铸锭
采用本发明的铸造方法和采用传统的半连续铸造工艺制备700×280×11000mm3铸锭结果相比，采用传统工艺铸造的铸锭，在铸造时易于产生中心裂纹成为废品；而采用本发明的方法，中心裂纹得到抑制，铸造完成后的切削加工中未发现中心裂纹。
实施例2
（1）将工业重熔铝锭放入感应炉内进行熔炼，合金熔化后转入保温炉内静置，并对熔体进行精炼、除气及其他处理，静置一段时间后，待熔体温度降至675～695℃时进行半连续铸造；
（2）在半连续铸造开始前，按常规设定冷却水的起始流量为0.3mpa，铸造机的起始浇铸速度设为60mm/min，铸造开始后，步骤（1）的合金熔体开始通过导流槽缓慢流入结晶器内，当铸锭长度达到30mm后，引锭底座开始按照设定速度下降，在3s的时间里将浇铸速度升至铸造稳定阶段的速度为120mm/min，然后保持这一浇铸速度进行生产，同时按照铸锭表面温度调整冷却水的流量为0.5 mpa，使得浇铸速度和冷却的流量相匹配，制得405×240×8000mm3的铸锭。
采用本发明的铸造方法和采用传统的半连续铸造工艺制备该铸锭结果相比，采用传统工艺铸造的铸锭，在铸造时易于产生中心裂纹成为废品；而采用本发明的方法，中心裂纹得到抑制，铸造完成后的切削加工中未发现中心裂纹。
实施例3
（1）将工业重熔铝锭放入感应炉内进行熔炼，合金熔化后转入保温炉内静置，并对熔体进行精炼、除气及其他处理，静置一段时间后，待熔体温度降至700～720℃时进行半连续铸造；
（2）在半连续铸造开始前，按常规设定冷却水的起始流量为0.4mpa，铸造机的起始浇铸速度设为34mm/min，铸造开始后，步骤（1）的合金熔体开始通过导流槽缓慢流入结晶器内，当铸锭长度达到35mm后，引锭底座开始按照设定速度下降，在9s的时间里将浇铸速度升至铸造稳定阶段的速度为45.3mm/min，然后保持这一浇铸速度进行生产，同时按照铸锭表面温度调整冷却水的流量为0.6mpa，使得浇铸速度和冷却的流量相匹配，制得385×120×5000mm3的铸锭。
采用本发明的铸造方法和采用传统的半连续铸造工艺制备该铸锭结果相比，采用传统工艺铸造的铸锭，在铸造时易于产生中心裂纹成为废品；而采用本发明的方法，中心裂纹得到抑制，铸造完成后的切削加工中未发现中心裂纹。
Claims (2)
1.一种抑制铸锭中心裂纹产生的方法，其特征在于经过下列各步骤：
（1）按常规对合金熔体进行熔炼及处理；
（2）在半连续铸造开始前，按常规设定冷却水的起始流量，铸造机的起始浇铸速度设为铸造稳定阶段速度的1/3～3/4，铸造开始后，步骤（1）的合金熔体开始通过导流槽缓慢流入结晶器内，当铸锭长度达到30～120mm后，引锭底座开始按照设定速度下降，在3s～9s的时间里将浇铸速度升至铸造稳定阶段的速度，然后保持这一浇铸速度进行生产。
2.根据权利要求1所述的抑制铸锭中心裂纹产生的方法，其特征在于：所述步骤（2）保持稳定阶段浇铸速度进行生产时，同时按照铸锭表面温度调整冷却水的流量。
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