铝合金铸造结晶器高度对质量影响及调整
1、结晶器有效高度对铸锭力学性能的影响
降低结晶器有效高度等于提早铸锭接受二次直接水冷的时间,使铸锭冷却强度增大,导致两个结果:一是晶内结构更细小,二是液穴更平坦,组织致密性提高,从而使铸锭平均力学性能(强度和塑性)提高。提高结晶器有效高度,在铸锭边缘层首先发生性能降低,这显然与结晶面形状和过渡带尺寸改变有关。
2、结晶器有效高度对铸锭裂纹倾向性的影响
这是个很复杂的问题。降低结晶器有效高度使铸锭见水时间普遍提前,在其他条件不变的情况下,对于圆铸锭而言,从增大了冷却强度的角度看,液穴底部有向结晶器内收缩的趋势;但结晶器的有效高度绝对值减小,液穴底部又有向结晶器外伸展的趋势。如果两个趋势的综合结果是前者,则使铸造开始时,铸锭表面形成拉应力的倾向性增大,因而产生表面裂纹的倾向性增大;如果是后者,则有利于消除圆铸锭的表面裂纹,但同时却增大了圆铸锭产生中心裂纹和其他类型裂纹的倾向性。经验表明,降低结晶器有效高度,使扁铸锭产生热裂纹的倾向性增加。
3、结晶器有效高度对铸锭表面质量的影响
降低结晶器有效高度等于降低铸锭一次冷却强度,使由结晶器壁单独冷却形成的凝壳缩短,从而使铸锭形成拉痕和拉裂的倾向性降低;又由于液穴变得更为平坦,铸锭表面形成偏析浮出物的倾向性也降低。但是,结晶器有效高度的降低使铸锭冷却强度增加,这样在其他条件相同时,铸锭形成冷隔(成层)的倾向性增大。热顶铸造和气幕铸造时通过在结晶器上加热帽解决这个问题,普通铸造时,可通过提高铸造速度或铸造温度来解决,还可通过精确控制液面来解决。
在实际生产条件下,铸造工具基本上都是确定的,在现场除采用普通结晶器进行立式铸造时可通过液面控制器对结晶器有效高度做有限的调节外,在其他情况下,比如卧式铸造、热顶铸造等都是不可调的(除非更换结晶器)。可以认为,结晶器高度是与铸造方法同时确定的。当然,通过调整铸锭见水线位置也可调整水冷高度,但与结晶器有效高度的定义不符。