鋁合金扁錠的尺寸控制

徐正權(quán)

（西南鋁業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，重慶 401326）

鋁合金扁錠的尺寸控制

徐正權(quán)

（西南鋁業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，重慶 401326）

分析了不同結(jié)晶器設(shè)計(jì)收縮率及鑄造工藝參數(shù)對(duì)鋁合金扁錠尺寸的影響，為如何準(zhǔn)確控制鋁合金扁錠尺寸提供了參考。

鋁合金；扁錠尺寸；結(jié)晶器設(shè)計(jì)；鑄造工藝

0 前言

鋁合金扁錠的形狀及尺寸直接影響著后步工序的鋸切量及銑面量，甚至銑面效率。鋸切量或銑面量不夠，會(huì)對(duì)最終產(chǎn)品質(zhì)量造成一定影響，同時(shí)，過(guò)多的鋸切量和銑面量又降低了成品率。本文針對(duì)直接水冷半連續(xù)鑄造鋁合金扁錠探討了結(jié)晶器尺寸設(shè)計(jì)、鑄造工藝對(duì)鋁合金扁錠最終形狀及尺寸的影響，我們針對(duì)615mm×1880mm及620mm×1880mm兩個(gè)規(guī)格結(jié)晶器尺寸及在不同工藝下生產(chǎn)出的扁錠產(chǎn)品尺寸進(jìn)行了測(cè)量及分析。

1 結(jié)晶器尺寸

錠尾膨脹是在鑄造初始階段由于鑄造工藝不穩(wěn)定造成的鑄錠尺寸較名義尺寸大的現(xiàn)象，其值為鑄錠中心最大厚度與名義厚度的差值。錠尾膨脹的大小與結(jié)晶器尺寸有直接關(guān)系。

我們對(duì)615mm×1880mm及620mm×1880mm規(guī)格結(jié)晶器進(jìn)行了實(shí)際尺寸測(cè)量，測(cè)量位置及實(shí)測(cè)尺寸如圖1、表1和表2所示。

圖1 結(jié)晶器測(cè)量位置示意圖

表1 615mm×1880mm規(guī)格結(jié)晶器實(shí)測(cè)尺寸

表2 620mm×1880mm規(guī)格結(jié)晶器實(shí)測(cè)尺寸

扁錠厚度方向收縮率=(結(jié)晶器實(shí)測(cè)尺寸-鑄錠名義尺寸)/ 結(jié)晶器實(shí)測(cè)尺寸×100%。

615mm×1880mm規(guī)格鑄錠厚度方向最大收縮率=（667.8-615）/667.8×100%≈7.9%。

620mm×1880mm規(guī)格鑄錠厚度方向最大收縮率=（678-620）/678×100%≈8.6%。

在相同鑄造開頭工藝下，鑄錠鋸切450mm后所測(cè)得的截面最大厚度如表3所示。

表3 不同結(jié)晶器收縮率對(duì)應(yīng)的錠尾膨脹

但為了在穩(wěn)定階段獲得與鑄錠名義厚度相近的尺寸，615mm×1880mm規(guī)格的鑄造速度為50mm/min，而620mm×1880mm規(guī)格的鑄造速度為55mm/min。

從而可得出如下結(jié)論：錠尾膨脹的大小隨結(jié)晶器厚度方向最大收縮率的增加而增加，增加穩(wěn)定狀態(tài)的鑄造速度會(huì)提高結(jié)晶器厚度方向的最大收縮率。在結(jié)晶器尺寸設(shè)計(jì)時(shí)，需平衡穩(wěn)態(tài)鑄造速度與錠尾膨脹之間的關(guān)系。

2 鑄錠在長(zhǎng)度方向上的截面尺寸

鑄錠在長(zhǎng)度方向上的截面尺寸是存在差異的。對(duì)615mm×1880mm規(guī)格鑄錠在長(zhǎng)度方向上不同位置對(duì)應(yīng)的截面尺寸進(jìn)行了解剖測(cè)量，測(cè)量位置如圖2所示。

圖2 扁錠測(cè)量位置示意圖

圖3 不同長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)鑄錠截面尺寸

從圖3可以看出，錠尾膨脹隨著鑄造長(zhǎng)度的增加而減小，穩(wěn)態(tài)時(shí)（1100mm）鑄錠截面尺寸比底部（560mm）和澆口部（7600mm）都要小。

3 鑄造速度對(duì)鑄錠截面尺寸的影響

隨著鑄造速度的提高，鑄錠液穴變深。而鑄錠液穴的深淺影響了鑄錠的收縮。鑄錠液穴越深，收縮越容易，反之則越困難。故鑄造速度的快慢會(huì)對(duì)鑄錠截面尺寸造成較大影響。

圖4 不同開頭速度對(duì)應(yīng)鑄錠底部截面尺寸（底部切280mm）

從圖4可以看出，鑄錠底部膨脹大，在底部鋸切280mm的情況下比名義厚度大15mm左右。這是由于鑄錠底部由于工藝未穩(wěn)定，鑄造速度低、冷卻水流量低、熔體溫度低，且熔體與底座直接接觸后冷卻強(qiáng)度大，鑄錠底部液穴淺，熔體收縮受阻所致。同時(shí)可看出，在相同的底部鋸切量及工藝條件下，隨著開頭鑄造速度的增加，其截面尺寸有減小的趨勢(shì)，但趨勢(shì)不是很明顯，這主要是因?yàn)殚_頭階段的熱傳導(dǎo)較復(fù)雜，鑄造速度對(duì)液穴深淺的影響不敏感所致。

圖5 穩(wěn)態(tài)不同鑄造速度對(duì)應(yīng)鑄錠截面尺寸（澆口部切120mm）

從圖5可以看出，在鑄造的穩(wěn)定階段及其它工藝條件不變的情況下，隨著鑄造速度的增加，鑄錠液穴變深，鑄錠收縮更加容易，故鑄錠厚度逐漸減小，在52mm/min最接近鑄錠名義厚度。

4 結(jié)論

（1）錠尾膨脹的大小隨結(jié)晶器厚度方向最大收縮率的增加而增加，增加穩(wěn)定狀態(tài)的鑄造速度

會(huì)提高結(jié)晶器厚度方向的最大收縮率。在結(jié)晶器尺寸設(shè)計(jì)時(shí)，需平衡穩(wěn)態(tài)鑄造速度與錠尾膨脹之間的關(guān)系。

（2）由于鑄錠在澆口部和底部的液穴比穩(wěn)定狀態(tài)淺，鑄錠在底部和澆口部的厚度比穩(wěn)態(tài)大。

（3）結(jié)晶器收縮率的大小決定了鑄錠底部厚度的大小，且通過(guò)工藝調(diào)整的空間較小。

（4）隨著鑄造速度的增加，鑄錠在穩(wěn)態(tài)時(shí)厚度逐漸減小。

（編輯：余東梅）

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