專利名稱：一種抑制鑄錠中心裂紋產(chǎn)生的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種抑制鑄錠中心裂紋產(chǎn)生的方法，屬于鋁合金半連續(xù)鑄造生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，豎井半連續(xù)鑄造是生產(chǎn)鋁合金鑄錠的主要工藝，在半連續(xù)鑄造過程中，中心裂紋是鑄錠常出現(xiàn)缺陷之一。在后續(xù)的機械加工中，常因為中心裂紋而導(dǎo)致廢品的產(chǎn)生，從而嚴(yán)重降低了產(chǎn)品的成材率，影響經(jīng)濟效益。對于有些中心裂紋比較嚴(yán)重的鋁合金鑄錠，則會使整根的鑄錠成廢品。鑄錠中心裂紋產(chǎn)生的原因主要是由于生產(chǎn)過程中的結(jié)晶器的溫度太低，當(dāng)鋁合金熔體開始接觸到結(jié)晶器時，由于結(jié)晶器壁的激冷作用使得表面冷卻快于內(nèi)部冷卻，從而造成內(nèi)外較大的溫度梯度，當(dāng)鑄錠從結(jié)晶器拉出時，受到冷卻水的強制冷卻作用，由于液穴的存在，也會使內(nèi)外產(chǎn)生很大的溫度梯度，所以導(dǎo)致表面比中心收縮快而產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力值超過鑄錠的承受極限時即產(chǎn)生中心裂紋。合金品種規(guī)格不同，中心裂紋產(chǎn)生的傾向也不同。為了抑制中心裂紋的產(chǎn)生，一些鋁行業(yè)公司也進行了積極的探索，開發(fā)了諸如凝固末端輕壓技術(shù)、低溫澆鑄技術(shù)、電磁攪拌技術(shù)等。其中，較為成功的是凝固末端輕壓技術(shù)。該輕壓下工藝就是在鑄坯凝固末端給以一定的機械壓下量以彌補末端兩相區(qū)的凝固收縮，從而減輕乃至消除中心疏松。合適的輕壓下收縮補償工藝無疑也防止了末端加速凝固收縮，負(fù)壓造成濃化鋁水橫向流動向中心富集，從而可以減輕中心偏析。靜態(tài)輕壓下和動態(tài)輕壓下在本質(zhì)上是一致的。在設(shè)備上固定位置的輕壓下稱為靜態(tài)輕壓下。但是由于這種技術(shù)需要施壓設(shè)施及動態(tài)控制系統(tǒng)等。操作比較麻煩，工藝的成敗和人員及配備密切相關(guān)。

發(fā)明內(nèi)容
針對以上不足，本發(fā)明提供一種切實可行的抑制中心裂紋的方法，通過改造鑄造工藝來實現(xiàn)提高鑄錠成品率的目的，即改變鑄造過程中的某一階段的工藝參數(shù)，使其在生產(chǎn)過程中相互之間達(dá)到最好的吻合點，從而有效防止中心裂紋的產(chǎn)生，提高產(chǎn)品的成材率，增加生產(chǎn)的經(jīng)濟效益。本發(fā)明通過下列技術(shù)方案實現(xiàn):一種抑制鑄錠中心裂紋產(chǎn)生的方法，經(jīng)過下列各步驟:
(1)按常規(guī)對合金熔體進行熔煉及處理；
(2)在半連續(xù)鑄造開始前，按常規(guī)設(shè)定冷卻水的起始流量，鑄造機的起始澆鑄速度設(shè)為鑄造穩(wěn)定階段速度的1/3 3/4，鑄造開始后，步驟(I)的合金熔體開始通過導(dǎo)流槽緩慢流入結(jié)晶器內(nèi)，當(dāng)鑄錠長度達(dá)到30 120mm后，引錠底座開始按照設(shè)定速度下降，在3s 9s的時間里將澆鑄速度升至鑄造穩(wěn)定階段的速度，然后保持這一澆鑄速度進行生產(chǎn)。所述步驟(2)保持穩(wěn)定階段澆鑄速度進行生產(chǎn)時，同時按照鑄錠表面溫度調(diào)整冷卻水的流量，使得澆鑄速度和冷卻的流量相匹配。對于規(guī)格較大且中心裂紋比較嚴(yán)重的鋁合金鑄錠在鑄造起始階段，鑄錠長度也相應(yīng)較長。本發(fā)明主要是用于優(yōu)化半連續(xù)鑄造生產(chǎn)過程中鋁合金鑄錠的鑄造工藝，按照這種方法鑄造生產(chǎn)的鑄錠，其內(nèi)部質(zhì)量較好，沒有中心裂紋，從而提高了產(chǎn)品的成品率，增加了經(jīng)濟效益。采用上述方案，可有效降低在鑄造過程中產(chǎn)生的應(yīng)力值，從而有效抑制中心裂紋的產(chǎn)生。本發(fā)明具有下列優(yōu)點和效果:采用上述方案，通過在鑄造的起始階段使用較小鑄造速度使得鑄錠達(dá)到一定長度后，再逐步增加鑄造速度，這樣由于鑄造速度小，在結(jié)晶器內(nèi)的鑄錠能夠充分冷卻和凝固，而離開結(jié)晶器的部分則由于噴淋水的強制冷卻作用進行進一步的冷凝。隨著鑄錠凝固的不斷進行，鑄錠內(nèi)外溫差逐步減小，使得內(nèi)部所受的拉應(yīng)力值降低，從而有效防止裂紋的發(fā)生。隨著時間的進行，由于熱量的傳導(dǎo)，結(jié)晶器達(dá)到一個較高的溫度，然后鑄造速度逐步加大直至設(shè)定值，同時調(diào)整冷卻水壓，使得鑄造速度和冷卻水壓達(dá)到很好的吻合點，即在穩(wěn)定階段，鑄錠內(nèi)外溫差較小，所以應(yīng)力值較低，不易產(chǎn)生中心裂紋。這一方法將提高產(chǎn)品的成材率，增加企業(yè)的經(jīng)濟效益。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步描述。實施例1
(1)將工業(yè)重熔鋁錠放入感應(yīng)爐內(nèi)進行熔煉，合金熔化后轉(zhuǎn)入保溫爐內(nèi)靜置，并對熔體進行精煉、除氣及其他處理，靜置一段時間后，待熔體溫度降至685 705°C時進行半連續(xù)
鑄造;
(2)在半連續(xù)鑄造開始前，按常規(guī)設(shè)定冷卻水的起始流量為0.2mpa，鑄造機的起始澆鑄速度設(shè)為40mm/min，鑄造開始后，步驟(I)的合金熔體開始通過導(dǎo)流槽緩慢流入結(jié)晶器內(nèi)，當(dāng)鑄錠長度達(dá)到120mm后，引錠底座開始按照設(shè)定速度下降，在5s的時間里將澆鑄速度升至鑄造穩(wěn)定階段的速度為120mm/min，然后保持這一澆鑄速度進行生產(chǎn)，同時按照鑄錠表面溫度調(diào)整冷卻水的流量為0.4mpa，使得澆鑄速度和冷卻的流量相匹配，制得700 X 280 X I IOOOmm3 的鑄錠
采用本發(fā)明的鑄造方法和采用傳統(tǒng)的半連續(xù)鑄造工藝制備700 X 280 X I IOOOmm3鑄錠結(jié)果相比，采用傳統(tǒng)工藝鑄造的鑄錠，在鑄造時易于產(chǎn)生中心裂紋成為廢品；而采用本發(fā)明的方法，中心裂紋得到抑制，鑄造完成后的切削加工中未發(fā)現(xiàn)中心裂紋。實施例2
(1)將工業(yè)重熔鋁錠放入感應(yīng)爐內(nèi)進行熔煉，合金熔化后轉(zhuǎn)入保溫爐內(nèi)靜置，并對熔體進行精煉、除氣及其他處理，靜置一段時間后，待熔體溫度降至675 695°C時進行半連續(xù)
鑄造；
(2)在半連續(xù)鑄造開始前，按常規(guī)設(shè)定冷卻水的起始流量為0.3mpa，鑄造機的起始澆鑄速度設(shè)為60mm/min，鑄造開始后，步驟(I)的合金熔體開始通過導(dǎo)流槽緩慢流入結(jié)晶器內(nèi)，當(dāng)鑄錠長度達(dá)到30mm后，引錠底座開始按照設(shè)定速度下降，在3s的時間里將澆鑄速度升至鑄造穩(wěn)定階段的速度為120mm/min，然后保持這一澆鑄速度進行生產(chǎn)，同時按照鑄錠表面溫度調(diào)整冷卻水的流量為0.5 mpa，使得澆鑄速度和冷卻的流量相匹配，制得405 X 240 X 8000mm3 的鑄錠。采用本發(fā)明的鑄造方法和采用傳統(tǒng)的半連續(xù)鑄造工藝制備該鑄錠結(jié)果相比，采用傳統(tǒng)工藝鑄造的鑄錠，在鑄造時易于產(chǎn)生中心裂紋成為廢品；而采用本發(fā)明的方法，中心裂紋得到抑制，鑄造完成后的切削加工中未發(fā)現(xiàn)中心裂紋。實施例3
(1)將工業(yè)重熔鋁錠放入感應(yīng)爐內(nèi)進行熔煉，合金熔化后轉(zhuǎn)入保溫爐內(nèi)靜置，并對熔體進行精煉、除氣及其他處理，靜置一段時間后，待熔體溫度降至700 720°C時進行半連續(xù)
鑄造；
(2)在半連續(xù)鑄造開始前，按常規(guī)設(shè)定冷卻水的起始流量為0.4mpa，鑄造機的起始澆鑄速度設(shè)為34mm/min，鑄造開始后，步驟(I)的合金熔體開始通過導(dǎo)流槽緩慢流入結(jié)晶器內(nèi)，當(dāng)鑄錠長度達(dá)到35mm后，引錠底座開始按照設(shè)定速度下降，在9s的時間里將澆鑄速度升至鑄造穩(wěn)定階段的速度為45.3mm/min,然后保持這一澆鑄速度進行生產(chǎn)，同時按照鑄錠表面溫度調(diào)整冷卻水的流量為0.6mpa,使得澆鑄速度和冷卻的流量相匹配，制得385 X 120 X 5000mm3 的鑄錠。采用本發(fā)明的鑄造方法和采用傳統(tǒng)的半連續(xù)鑄造工藝制備該鑄錠結(jié)果相比，采用傳統(tǒng)工藝鑄造的鑄錠，在鑄造時易于產(chǎn)生中心裂紋成為廢品；而采用本發(fā)明的方法，中心裂紋得到抑制，鑄造完成后的切削加工中未發(fā)現(xiàn)中心裂紋。
權(quán)利要求
1.一種抑制鑄錠中心裂紋產(chǎn)生的方法，其特征在于經(jīng)過下列各步驟: (1)按常規(guī)對合金熔體進行熔煉及處理； (2)在半連續(xù)鑄造開始前，按常規(guī)設(shè)定冷卻水的起始流量，鑄造機的起始澆鑄速度設(shè)為鑄造穩(wěn)定階段速度的1/3 3/4，鑄造開始后，步驟(I)的合金熔體開始通過導(dǎo)流槽緩慢流入結(jié)晶器內(nèi)，當(dāng)鑄錠長度達(dá)到30 120mm后，引錠底座開始按照設(shè)定速度下降，在3s 9s的時間里將澆鑄速度升至鑄造穩(wěn)定階段的速度，然后保持這一澆鑄速度進行生產(chǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抑制鑄錠中心裂紋產(chǎn)生的方法，其特征在于:所述步驟(2)保持穩(wěn)定階段澆鑄速度進行生產(chǎn)時，同時按照鑄錠表面溫度調(diào)整冷卻水的流量。
全文摘要
本發(fā)明提供一種抑制鑄錠中心裂紋產(chǎn)生的方法，屬于鋁合金半連續(xù)鑄造生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。先按常規(guī)對合金熔體進行熔煉及處理；在半連續(xù)鑄造開始前，按常規(guī)設(shè)定冷卻水的起始流量，鑄造機的起始澆鑄速度設(shè)為鑄造穩(wěn)定階段速度的1/3～3/4，鑄造開始后，合金熔體開始通過導(dǎo)流槽緩慢流入結(jié)晶器內(nèi)，當(dāng)鑄錠長度達(dá)到30～120mm后，引錠底座開始按照設(shè)定速度下降，在3s～9s的時間里將澆鑄速度升至鑄造穩(wěn)定階段的速度，然后保持這一澆鑄速度進行生產(chǎn)。本發(fā)明用于優(yōu)化半連續(xù)鑄造生產(chǎn)過程中鋁合金鑄錠的鑄造工藝，該方法鑄造生產(chǎn)的鑄錠，其內(nèi)部質(zhì)量較好，沒有中心裂紋，提高了產(chǎn)品的成品率，增加了經(jīng)濟效益，有效降低在鑄造過程中產(chǎn)生的應(yīng)力值，從而有效抑制中心裂紋的產(chǎn)生。
文檔編號B22D11/16GK103192043SQ20131011725
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月7日
發(fā)明者嚴(yán)繼康, 賈瑞嬌, 甘國友, 邱哲生, 周永全, 杜景紅, 張家敏, 易健宏 申請人:昆明理工大學(xué)