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        淺析鋁合金扁錠表面缺陷

        2018-05-23 09:37:20胡秀鶯
        世界有色金屬 2018年6期
        關鍵詞:裂紋

        胡秀鶯

        (中鋁瑞閩股份有限公司,福州 馬尾 350015)

        2010年我司引進由美國WAGSTAFF公司的國際先進的低液位結合鑄造工藝技術,在2010年~2011年完成各類合金扁錠的試驗開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。本文針對采用固定式結晶器和可調(diào)式結晶器在生產(chǎn)過程中扁錠表面存在的拉裂或拉痕、偏析瘤、冷隔、裂紋等表面鑄造缺陷進行分析。掌握扁錠鑄造工藝關鍵技術,為扁錠的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)打下堅實的基礎。

        1 鋁合金扁錠常見的表面缺陷及其特征

        (1)鋁合金扁錠的常見表面缺陷。我司生產(chǎn)的鋁合金扁錠常見的表面缺陷有:拉裂或拉痕、偏析瘤、冷隔、裂紋等。

        (2)鋁合金扁錠常見表面缺陷的定義。①拉裂或拉痕:當扁錠在結晶器內(nèi)形成的凝固殼強度低于扁錠表面和結晶器內(nèi)壁接觸面的摩擦應力時,就會出現(xiàn)拉痕或拉裂。②偏析瘤:鑄造時,液體金屬被導入結晶器后,液體金屬的凝固首先在結晶器壁上形成凝固殼,由于凝固收縮,型壁和凝固殼之間會產(chǎn)生空隙,凝固層冷卻強度隨之降低,當凝固層接受液穴中的熔體導入熱量超過了從氣隙導出熱量時,凝固層溫度會升高,產(chǎn)生所謂的二次加熱現(xiàn)象。當加熱溫度升至金屬熔化溫度時,凝殼則產(chǎn)生局部軟化和熔化現(xiàn)象,此時填充在枝晶間和晶界內(nèi)尚未凝固的低熔點相,在大氣壓力及金屬本身的靜壓力作用下,沿著枝晶或晶粒間隙流到扁錠表面上,便產(chǎn)生偏析瘤。③冷隔:沿扁錠軸向方向,大致等距離排列的橫向凸紋和凹溝,這些凸紋和凹溝成層狀相間排列,每一道凸紋和凹溝,基本上連貫于扁錠的一個面,或整個橫截面周邊,局部地方可斷開不連續(xù)。④裂紋:在鑄造過程中產(chǎn)生的,是合金結晶凝固末期(固-液區(qū))形成的熱裂紋。

        (3)表面缺陷的表現(xiàn)形式。

        圖1 冷隔

        圖2 拉裂

        圖3 裂紋

        圖4 偏析瘤

        圖5 熱撕裂

        圖6 漏鋁

        2 鋁合金扁錠常見表面缺陷的影響因素

        2.1 拉裂或拉痕

        ①鑄造腔體損壞或粗糙;②過快的鑄造速度上升斜線;③延緩的水流速上升斜線。

        ④不足的潤滑;⑤金屬液位高度過高;⑥腔體負錐度;⑦不良的金屬分配等。

        2.2 偏析瘤

        ①合金的本性(即合金的結晶溫度范圍、凝固體收縮系數(shù)、導熱性、元素的擴散系數(shù));②二次加熱現(xiàn)象;③冷卻。

        3 扁錠缺陷的主要防止措施

        3.1 拉裂或拉痕的主要防止措施

        ①提高結晶器材質(zhì)的導熱性;②選擇適當?shù)蔫T造速度;③選擇合適的鑄造溫度;④減少結晶器與鑄錠周邊摩擦力;⑤盡量縮短有效結晶區(qū)間;⑥正確安裝結晶器和分配漏斗;⑦保持液面的穩(wěn)定。

        3.2 偏析瘤的主要防止措施

        (1)降低結晶器的高度。降低結晶器的高度的目的在于縮短扁錠在結晶器內(nèi)的停留時間,通過水套上的二次冷卻,以降低二次加熱的速度。

        (2)增加冷卻水強度。增加冷卻水強度可以通過降低水的冷卻溫度,增加水的壓力,或水的流量來完成。增加冷卻水的強度,可以使扁錠二次加熱溫度降低,使二次加熱溫度不至于使凝固層的金屬重熔。

        3.3 裂紋的主要防止措施

        ①結晶器錐度;②選擇合適的鑄造溫度;③選擇合適的鑄造溫度;④冷卻系統(tǒng):鋁合金扁錠表面裂紋產(chǎn)生與冷卻系統(tǒng)息息相關;⑤合金化學成分:雜質(zhì)的控制問題需要根據(jù)不同環(huán)境加以研究分析,做出準確的判斷。鋁合金扁錠的表面夾渣是的熔鑄操作中造成表面裂紋的最多的一種,應嚴格控制熔體里的雜質(zhì)含量,保證熔體質(zhì)量;⑥操作技能:嫻熟的操作技能是保證鑄造穩(wěn)定進行的必要條件,鑄造穩(wěn)定的進行可有效的預防裂紋的產(chǎn)生。

        4 表面缺陷對產(chǎn)品的危害性分析

        扁鑄錠鑄造加工完成后,主要是通過鋸切銑面從而使扁錠表面光滑整齊,滿足熱軋后續(xù)軋制的要求。不同原因產(chǎn)生的表面缺陷,均有一些共同的特征:扁錠表面不再光滑,呈現(xiàn)出如上面所示的各種凹凸缺陷,影響扁錠表面美觀,嚴重時正常銑面無法消除該缺陷,需通過加大銑面量等方法來消除此類缺陷,對扁錠的成品率有著極大的影響。一般情況下,扁錠的銑面厚度控制為8mm,扁錠表面缺陷的深度若大于8mm則會影響扁錠的成品率。

        目前扁錠表面缺陷的產(chǎn)生是我公司鋁合金扁錠成品率控制的難點,產(chǎn)生表面缺陷的原因很多,給分析、整改帶來了很大的困擾。

        5 結語

        根據(jù)鋁合金扁錠的加工及用途,為了滿足后道工序的生產(chǎn)的要求,有效提高熔鑄成品率,目前解決鋁合金扁錠表面缺陷成為重要問題,合理安排生產(chǎn),對設備運行不正常進行技術改造,在不斷的經(jīng)驗總結中制定有效的預防措施,消除或減輕扁錠表面缺陷。

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