[發明專利]一種抑制鑄錠底部裂紋的鑄造方法

有效

• 申請號: 200910182530.1
• 申請日: 2009-09-16
• 公開（公告）號: CN101670429A
• 公開（公告）日: 2010-03-17
• 發明（設計）人: 郭世杰;王家淳;劉金炎;陳九一
• 申請（專利權）人: 蘇州有色金屬研究院有限公司
• 主分類號: B22D30/00
• 分類號: B22D30/00;B22D11/22
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司
• 代理人: 陳忠輝;姚姣陽

技術領域

本發明涉及一種抑制鑄錠底部裂紋的鑄造方法，屬于鋁合金半連續鑄造技術領域。

背景技術

直接水冷半連續鑄造是鋁合金圓錠和扁錠制備的主要工藝，在半連續鑄造過程中，底部開裂是鑄錠常見缺陷之一；后續熱變形前，為保證產品質量，必須將開裂的鑄錠底端切掉，從而嚴重降低了產品的成材率。而對于有些開裂傾向嚴重的鋁合金鑄錠，其底部開裂甚至會貫穿鑄錠始終從而導致整根鑄錠產品的報廢。鑄錠底部裂紋產生的原因主要是由于在開始鑄造時鑄造工具(如結晶器、底座等)溫度太低，鋁合金熔體在急冷條件下發生劇烈的液態收縮、凝固收縮和固態收縮，在鑄錠底部產生很大的內應力，當應力值超過鑄錠的強度承受極限時鑄錠即發生底部開裂。合金的品種規格不同，鑄錠底部開裂的傾向也不同。對于某些合金化程度高、低溫塑性差的高強鋁合金鑄錠來說，鑄造初期的底部裂紋往往會延續至整根鑄錠從而導致整個鑄造過程的失敗。

為了抑制鑄錠底部裂紋，世界各國鋁業公司開發了許多先進的鑄造工藝，如脈沖水鑄造技術、加氣鑄造技術以及純鋁鋪底技術等來抑制開裂并取得了一定的效果。在這些先進的鑄造工藝中我國鋁生產企業應用最廣泛的是純鋁鋪底工藝，該工藝的特點是在鑄造合金鑄錠之前首先鑄造一定長度的工業純鋁鑄錠，然后再澆鑄合金鑄錠，利用純鋁鑄錠塑性好的特點稀釋并包覆住易開裂的合金鑄錠底部，從而實現抑制合金鑄錠底部開裂的目的。

但是，采用純鋁鋪底工藝不但需要增加工業純鋁熔化爐等額外設備，而且采用純鋁鋪底鑄造的操作也比較麻煩，鋪底工藝的成敗與人員和設備的配合密切相關。

針對現有工藝存在的不足，本發明提供一種切實可行的抑制鑄錠底部裂紋的鑄造方法，通過鑄造工藝的改進來實現提高鑄錠成品率的目的。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術存在的不足，提供一種抑制鑄錠底部裂紋的鑄造方法，通過鑄造工藝的改進提高鑄錠成品率。

本發明的目的通過以下技術方案來實現：

一種抑制鑄錠底部裂紋的鑄造方法，鑄造過程包括鑄造起始階段、鑄造穩定階段和鑄造收尾階段，特點是：在鑄造起始階段，設定起始鑄造速度和冷卻水流量均為穩定階段相應數值的1/2～2/3，當鑄錠長度達到20～100mm后，保持冷卻水流量不變，在1～10s的時間內將鑄造速度逐漸減小至零，保持結晶器內金屬液面高度不變或者升高幅度值小于30mm；保持鑄造機停止下降1～60s，然后繼續運行，鑄造過程重新開始，鑄造速度和冷卻水流量逐漸增加至起始設定值，鑄造過程持續進行，經歷鑄造穩定階段和收尾階段后結束；整個鑄造過程鑄造機中途停止1次。

進一步地，上述的一種抑制鑄錠底部裂紋的鑄造方法，鑄造起始階段鑄造機處于停止狀態時，結晶器內金屬液面高度不變或者液面升高幅度小于30mm。

更進一步地，上述的一種抑制鑄錠底部裂紋的鑄造方法，對于鑄錠規格較大，底部開裂非常嚴重的鋁合金鑄錠，鑄造起始階段鑄造機時鑄時停的間歇下降過程可在鑄造起始階段循環2～4個周期或者持續進行，跨越鑄造穩定和收尾階段，直至整個鑄造過程結束。在時鑄時停階段，鑄造機停止的頻率為每分鐘1～10次，單次停止的持續時間為1～60s。

本發明技術方案突出的實質性特點和顯著的進步主要體現在：

采用本發明鑄造方法，在鑄造初期鑄造機由下降過程過渡到停止階段后，結晶器內高溫合金熔體的總量將不再增加或小幅度增大，而此時結晶器二次冷卻水持續對鑄錠實施冷卻，伴隨著鑄錠凝固的進行其內部不同區域的溫度差異將逐漸減小，內應力也逐漸降低；當再次開始鑄造后，鑄錠內應力值將在前期已得到部分釋放的基礎上累積，鑄錠總體的內應力與常規持續鑄造相比會降低，從而避免鑄錠底部的開裂傾向。對于開裂傾向非常嚴重的合金鑄錠來說，則選擇鑄造停止階段和鑄造過程交替進行的方式，使鑄造過程中累積的內應力能夠不斷在鑄造停止階段得到釋放，從而有效降低鑄錠整體內應力值，達到抑制開裂的目的。

附圖說明

下面結合附圖對本發明技術方案作進一步說明：

圖1：本發明方法的鑄造速度示意圖；

圖2：適合于開裂傾向較大鑄錠的鑄造速度示意圖。

具體實施方式

鋁合金半連續鑄造過程一般包括三個階段：

1)鑄造起始階段：鋁合金熔體經流槽緩慢流入由結晶器和引錠底座組成的鑄造模內，在引錠底座和結晶器內壁的共同冷卻作用下凝固形成一薄層金屬殼，當金屬殼的強度足夠支撐液態金屬時引錠底座下降，凝固的金屬表層接觸到結晶器內的冷卻水，半連續鑄造過程開始；