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金属熔铸过程
来源: | 作者:宁波鼎创新材料有限公司 | 发布时间: 2025-02-21 | 194 次浏览 | 分享到:

在金属液面下水平或斜向导入液流时,对流分布特征将发生显著变化,固液界面前沿的温度和凝壳厚度变得较均匀,因而有利于降低铸锭的热裂倾向,减少铸锭中心区域的缩松,尤其有利于防止扁锭大面产生纵向裂纹。同时,由于没有强烈的轴向循环对流,因而可减少金属的二次氧化,有利于夹渣和气体的上浮。

自然对流

金属液内温度和浓度不均引起的对流,称为自然对流,由温度不均引起的对流又叫热对流。自然对流的驱动力是因密度不同而产生的浮力。由于温度不均造成热膨胀不均,致使金属液密度不均而产生浮力。当浮力大于金属液的粘滞力时就会发生自然对流。

枝晶间液体金属的流动。在铸锭凝固时,在凝固区内(固液两相共存区),枝晶间的液体金属仍能流动,其驱动力是液体体收缩、凝固体收缩,枝晶间相通的液体静压力及析出的气体压力等。金属液流经枝晶间隙如同流体流经细小的多孔介质一样。

影响凝固传热的因素

金属性质。金属的导温系数a代表其导热能力的大小,α大,铸锭内部温度易于均匀,温度分布曲线就比较平坦,温度梯度小;例如,紫铜α=1.17,黄铜α=0.37,在相同的工艺条件下,紫铜铸锭断面的温度分布曲线比黄铜的要平坦些。通常,随合金程度的提高,金属导热性降低,因而铸锭断面的温度梯度增大。金属的结晶潜热大,向凝壳传输的热量多,模壁温度高,故降低铸锭的冷却速度和断面的温度梯度。

锭模和涂料性质

铸锭的凝固速度主要取决于锭模的冷却能力。熔点较高的紫铜等厚大铸锭,模壁厚薄对其凝固传热过程的影响无明显差别。

涂料分为耐火涂料和挥发性涂料两种。氧化锌等耐火性涂料,因导热性差,增大模壁/铸锭界面的热阻,故降低铸锭凝固速度,延长凝固时间。挥发性涂料留在模壁上的残焦,可减小界面热阻,使传热性能有所改善。生产中常用改变涂料层厚度、组成及性质的方法来调节铸锭的冷却速度,改善铸锭的表面质量。例如,易氧化生渣的黄铜铸锭,涂料可用机油或煤油和适量烟灰

浇注工艺

浇注工艺主要包括浇注温度、浇注速度及冷却强度,三者互相配合才能有效地控制凝固传热过程,从而获得所要求的铸锭组织和质量。

连续铸锭的冷却强度主要取决于冷却水用量或水压。铸锭在结晶器内的一次冷却,仅导出总热量的15-20%,其余热量主要由二次冷却来导出。一次冷却的作用是使铸锭成型,并且有足够厚的凝壳,能抵抗金属液的静压力,铸锭与结晶器之间的摩擦力和凝固收缩力,使铸锭不致变形或开裂。二次冷越大,液穴越浅平,越有利于轴向凝固,铸锭组织越致密。


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