锡青铜的水平连铸

2019-11-21 17:45:49 157

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。[/BR/]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。[/BR/]2.1当停止浇铸时,结晶器中板坯的应力(见图1)[/BR/]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>P 2;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。[/BR/]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,拉拔过程中的冷凝过程如图2所示。[/BR/]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心位置,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。[/BR/]随着拉距的增加,s的新面积逐渐增大,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,这是冷凝壳中最弱的一个,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心生长,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。[/BR/]图3为结晶过程中H65纵断面的宏观图,图4为纵断面(与模具接触区)的局部示意图,即小液流与原冷凝壳界面部分的金相组织图(X100)。从图中可以看出,以后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,必须在氧化和凝固过程中产生的气体被研磨掉。[/BR/]图5是将板表面底部的宏观结构铣削至0.4毫米的照片。图中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)。[B/B]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。[/BR/]3.2拉-停系统[/BR/]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。[/BR/]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。[/BR/]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。[/BR/]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。[/BR/]3.3冷却强度[/BR/]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。[/BR/]4。水平连铸常见质量问题、影响因素及控制措施。[/BR/]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。[