锡青铜的水平连铸
卧式连铸生产线由熔化炉、保温炉、模具(铜水套和石墨衬里)、铅铸机(拖拉机)、锯床、辅助芯片收集机构组成。。。。。。
为了找出相关因素对棒材质量的影响,,,,,,,并采取相应的措施,,,,,,,有必要对水平连铸结晶过程、特点及机理进行分析,,,,,,,以便采取合理的工艺制度,,,,,,,获得高质量的产品。。。。。。
2.1当停止浇铸时,,,,,,,结晶器中板坯的应力;;;;;;当停止浇铸时,,,,,,,结晶器中板坯受到下列力:①熔炉中熔融金属产生的静水压力,,,,,,,由P=HPG(h为液柱高度;;;;;;P为液体密度;;;;;;G为重力加速度):P 1>P2;;;;;;②板坯的重力,,,,,,,由于水平连铸是闭式连铸,,,,,,,铸液、型腔与炉料相连接,,,,,,,直接传热。。。。。。因此,,,,,,,炉子附近的石墨板上没有冷凝。。。。。。在石墨板内壁上形成冷凝,,,,,,,进入合金结晶温度,,,,,,,即液固两相区,,,,,,,冷凝逐渐向出口方向变厚,,,,,,,直到凝固成铜棒。。。。。。由于冷凝和收缩,,,,,,,石墨中冷凝壳之间的间隙有利于铸坯,,,,,,,但是由于冷凝壳薄和液态金属柱的静压,,,,,,,一些冷凝壳(L1和L2区域)没有离开套筒的内表面,,,,,,,只在厚凝壳板坯(结晶器高度16mm,,,,,,,结晶器出口铜排厚度约0.5mm,,,,,,,结晶器宽度456MM,,,,,,,结晶器出口铜排收缩约7mm),,,,,,,在静压P1(P1>P2)和重力对凝析的双重作用下,,,,,,,结晶器下部金属壳体使铸件侧下部与石墨的接触面积L1>上部的接触面积L2;;;;;;此外,,,,,,,由于接触界面的不均匀性和粘着性,,,,,,,导致下部的析出电阻远大于上部。。。。。。
2.2在停止拉拔过程中,,,,,,,为了方便对模具中熔融金属的凝固过程和应力分析,,,,,,,假设上下结晶在垂直界面上结晶。。。。。。拉伸开始后,,,,,,,熔体的一部分将在熔体和固体之间释放。。。。。。在金属液体的静压作用下,,,,,,,后面的金属会立即补充。。。。。。熔体纵向与石墨的距离越近,,,,,,,冷却强度越大,,,,,,,金属温度越低,,,,,,,流动性越差,,,,,,,而中间金属温度高,,,,,,,流动速度快。。。。。。根据流体力学原理,,,,,,,液体中的流速越快,,,,,,,压力越小,,,,,,,所以从石墨壁的位置到纵向中位置,,,,,,,熔体上的压力逐渐减小,,,,,,,在熔体内部形成压差,,,,,,,它迫使金属沿着箭头的方向流动。。。。。。由于金属键的牵引作用,,,,,,,形成薄壳状冷凝部分,,,,,,,但拉拔停止时下表面的静压力大于上表面的静压力,,,,,,,因此下表面的曲率小于上表面。。。。。。
随着拉距的增加,,,,,,,s的新面积逐渐加大,,,,,,,凝汽壳的弧长不断增加。。。。。。当摩擦力足够小,,,,,,,凝结壳强度足够高时,,,,,,,没有断裂,,,,,,,形成弧面(槽),,,,,,,但弧面粗糙。。。。。。在大多数情况下,,,,,,,随着拉距的增加,,,,,,,结晶区的铜水温度越来越高,,,,,,,冷凝壳越薄,,,,,,,这是冷凝壳中弱的一个,,,,,,,一股新的小液流从裂缝中溢出,,,,,,,填满了冷凝壳的凹部。。。。。。如果这恰好是拉拔的终点,,,,,,,则这部分金属在停止过程中瞬间结晶,,,,,,,并与弧形凝固壳的其他部分相连接。。。。。。当再次铸造时,,,,,,,它被一起拉出。。。。。。凝固壳的金属要在中间生长,,,,,,,形成一个大的柱状晶体,,,,,,,其晶粒大小是左右细晶的100-150倍,,,,,,,见金相照片3、4。。。。。。
填充的细晶粒和柱状晶体具有明显的分离和彼此错开的遮挡,,,,,,,并且结中应含有丰富的金属,,,,,,,在铣削表面时,,,,,,,须在氧化和凝固过程中产生的气体被研磨掉。。。。。。
粗晶区为结晶的部分,,,,,,,细晶区为断裂后充填的部分。。。。。。(为了测量细晶厚度,,,,,,,对左侧表面进行铣削,,,,,,,使其多出一个零件,,,,,,,以纵向明显弧线为铣削标记)。。。。。。
从结晶原理和相关照片可以看出,,,,,,,这种新老凝壳由于温度差和不均匀性的周期性变化而被氧化,,,,,,,形成了表征沥青的环形斑点,,,,,,,工艺条件的确定和操作,,,,,,,浇注温度比金属液温度高100-105℃,,,,,,,它要求比浇注温度高30-40℃,,,,,,,以避免熔体流过溜槽时的热损失。。。。。。H65的铸造温度为1040-1060℃,,,,,,,保温炉的波动范围控制在±10℃以内。。。。。。
3.2拉-停系统
拉铸采用反向推-拉-停程序。。。。。。逆推功能为:①防止与模具直接接触区的壳面与模具壁粘连(结晶过程中该区石墨上有针状铜吸附,,,,,,,接触去除的石墨时有绑手的感觉)。。。。。。②清洁石墨模具上附着的氧化锌和锌(在板坯与石墨之间有间隙的区域),,,,,,,以减少模具与铸件之间的摩擦。。。。。。③振动细化晶粒。。。。。。锌氧的亲和力大于碳氧的亲和力。。。。。。在富锌HPb59-1中,,,,,,,氧与石墨不发生反应,,,,,,,液相区石墨相对平坦、光滑、无凹坑。。。。。。但凝固区石墨板与Zn0和Zn结合,,,,,,,摩擦阻力较大。。。。。。为了避免Zn0和Zn在同一区域的叠加力,,,,,,,随着铸造工艺的发展,,,,,,,通过适当的减速使该区域向体积方向向内移动,,,,,,,可以实现结晶,,,,,,,从而提高铸坯的表面质量和石墨的使用寿命。。。。。。
从水平连铸成型的角度来看,,,,,,,间歇铸造的作用是在壳体停止时获得足够的厚度和强度,,,,,,,以免出现裂纹或泄漏,,,,,,,因此拉-停系统的选择是非常重要的。。。。。。
绘图和停止是相互制约的两个因素。。。。。。停车时间长-拉拔时间长-拉拔距离可以增加,,,,,,,停车时间短-拉拔距离可以缩短。。。。。。由于H65两相区宽,,,,,,,枝晶发达,,,,,,,凝固过程中释放的气体缓慢扩散到液相区,,,,,,,一般采用中低冲程、中瞬时转速、中高频拉拔铸造,,,,,,,保证铜棒出口温度达到固相线的30%~35%(对于16mm厚的铜棒),,,,,,,结晶出口处的铜棒表面暗红色较好。。。。。。
3.3冷却强度
良好的铸坯质量是铸坯温度、铸坯温度和冷却强度综合作用的结果。。。。。。在确定温度和拉拔系统的条件下,,,,,,,通常选择水压为6bar,,,,,,,然后通过调节各出口来调节冷却强度,,,,,,,以保证出口铜排温度达到金属固相线温度的30-35%,,,,,,,为了保证实际的冷却强度,,,,,,,降低热阻,,,,,,,增加二次冷却水,,,,,,,使液腔变浅、致密,,,,,,,在实际生产中石墨与水冷铜套的配合间隙不得超过0.02mm,,,,,,,铜冷套应定期打磨,,,,,,,并在其上结垢冷却水腔内壁应定期清除。。。。。。
4.水平连铸常见质量问题、影响因素及控制措施。。。。。。
主要通过控制熔化金属的含气量,,,,,,,降低假电阻,,,,,,,提高壳体强度,,,,,,,降低壳体断裂时小液流的补焊深度。。。。。。