3104铝合金低液位铸造扁锭质量研究.pdf

第43卷第3期 2014年6月 有色金属加工 NONFERROUS METALS PROCESSING Vo1．43 NO．3 June 2014 3 1 04铝合金低液位铸造扁锭质量研究 刘金炎，长海博文，郭世杰，薛冠霞，郑文胜 (苏州有色金属研究院有限公司，江苏苏州215026) 摘要：文章研究了低液位铸造过程中液位高度、石墨内衬温度和冷却水流量对440 X 1320mm规格3104铝合金铸锭质 量的影响。结果表明：控制液位高度使铸模单独冷却距离在20—25mm，确保石墨内衬与结晶器壁贴合严密使石墨内衬 温度低于200~2，优化冷却水量使铸锭启铸阶段第一主应力数值从165MPa减小至102MPa，能够获得高表面质量无裂纹 铸锭。 关键词：半连续铸造；低液位铸造；3104铝合金；裂纹；石墨内衬 中图分类号：TG292 文献标识码：A 文章编号：1671—6795(2014)03—0022—04 铝合金低液位铸造技术能够极大地提高铸锭的 表面质量，近年来在国内各大铝加工企业的扁锭生产 线得到广泛应用。该技术通过采用结晶器内较低的 液面和增强二次冷却技术大幅改善铸锭的成形特性 和表面质量。传统的直接水冷半连续铸造过程中，结 晶器内铝熔体液位水平较高约为63．5～88．9mm；低 液位铸造技术要求结晶器内铝熔体液位控制在较低 水平约为31．75～44．45mm 。铸造过程中由于结晶 器内壁与铝合金熔体接触的一次冷却区高度减小，二 次加热区缩短 J，因而能够减少铸锭表面偏析瘤，提 高铸锭表面质量同时可减少表面切削量。 3104铝合金是A1．Mn．Mg系热处理不可强化合 金，具有良好的力学性能、成形性能和耐腐蚀性能，大 量用于易拉罐罐体材料 ．4 J。3104铝合金大规格扁锭 是扁锭中技术含量和附加值较高的产品。传统的直 接水冷半连续铸造生产3104铝合金大规格扁锭，由 于结晶器液位高造成凝固缓慢，结晶时间长，易造成 铸锭外表面偏析层厚，偏析瘤大；同时扁锭成品率低， 铸造缺陷主要表现为裂纹 J。采用低液位铸造技术 生产大规格3104铝合金扁锭，铸锭表面质量高，偏析 深度仅200～5001xm，铸锭壳区厚度≤1．5mm_6 。目 前，国内铝加工企业普遍采用国外引进的低液位铸造 装备开展大规格3104铝合金扁锭铸造。 虽然采用低液位铸造技术铸造出的铸锭表面质 量很好，但其装置的引进成本费用高，资金实力一般 的铝加工企业往往无力引进。本文选择3104铝合金 作为试验合金，采用自行设计的液位控制装置和结晶 器开展了低液位铸造试验。分析结晶器内熔体液位 高度和石墨内衬温度对铸锭表面质量的影响，针对 3104铝合金大规格扁锭开裂，采用专业铸造过程模拟 软件Procast，模拟了铸锭内部应力应变的累计过程， 优化了铸造工艺，并对大规格扁锭开裂机理进行了 讨论。 l 试验方法 1．1配料与合金的化学成分 参考3104铝合金国标成分范围配料，分别以工 业纯铝、工业纯镁、紫铜、铝锰中间合金、铝钛中间合 金为原料，合金成分范围如表1所示。 表1 3104铝合金的化学成分(质量分数，％) Tab．1 Chemical composition of 3104 aluminum alloy 收稿日期：2013—09—26 作者简介：刘金炎(1981一)，男，硕士，工程师，主要从事铝合金半连续铸造工艺和技术研究工作。 48 有色金属加工 第43卷 3 结束语 本文重点阐述了液压系统安全回路在有色金属 加工设备中的应用，实践表明，这些安全回路能很好 满足设备的使用要求，取得了良好效果，相信越来越 多的安全回路在工业生产中将会得到更广泛应用。 参考文献 [1]成大先．机械设计手册(第4卷)[M]．北京：化学工业出版 社．2002． [2]官忠范．液压传动系统[M]．北京：机械工程出版社，1997． [3]VICKERS液压及电子技术样本．工业技术用元件及系统． VICKERS．1995． [4]张利平．液压站设计与使用[M]．北京：海洋出版社，2004． Application of Safety Circuit of Hydraulic System in Nonferrous Metals Processing Equipments KoNG De-ying (China Nonferrous Metals Processing Technology Co．，Ltd．，Luoyang 471039，China) Abstract：Combining with the design and actual production，the paper comprehensively analyzed the application of safety circuit of the hydraulic system in nonferrous metals processing equipments；regarding some unsafe factors，the paper put forward corresponding safety circuits and prevention measures to ensure safe and reliable operation of the hydraulic system． Keywords：hydraulic system；safety circuit；emergency circuit (上接第25页) 参考文献 [1]Ho Yu，Murrysville，Pa．Ingot casting method[P]，US：4166495， 1979—7—4． [2]王德满，潘永富，张万金，等．新型铝熔铸机组熔铸铝合金过程的I： 艺特点[J]，轻合金加工技术，2005，33(9)：16—20． [3]蒙春标，张辉，吴文祥，等．3104铝合金高温热压缩变形流变行为研 究[J]，热加工工艺，2008，37(12)：l一4． [4]陈文，林林．工艺因素对3104铝合金板材织构和制耳的影响[J]， 金属成形工艺，1999，17(5)：l8—20． [5]张机琴．大规格3104铝合金扁锭的技术开发[J]，世界有色金属， 2007．5：60—63． [6]唐剑，黄平，牟大强，等．铝合金熔铸技术的现状及发展趋势[J]，铝 加工，2001，l24(4)：5—9． [7]唐剑，刘静安，牟大强，等．铝合金热轧板锭熔铸技术及设备[J]， 有色金属加工，2006，359(1)：17—21． [8]孙继陶，杨怀军，蔡有萍．低液位铸造技术在铝合金扁锭生产中的 应用[J]，轻合金加工技术，2007，35(1)：25—30． [9]R．B Wagstaff，K．D．Bowles，Practical Low Head Casting (LHC)Mold for Aluminum Ingot Castin—g[J]，Light Metals 1995，TMS．1995：1071． [1O]谢水生，刘静安，黄国杰．铝加工生产技术500问[M]，北京：化学 工业出版社，2006．195—196． [11]薛冠霞，长海博文，郭世杰，等．3104铝合金低液位铸造过程多场 耦合模型的开发及工艺优化[A]，第五届铝型材技术(国际)论坛 文集[C]，广州：Lw铝业加工技术中心，2013 290—297． Study on Slab Quality of 3 104 Aluminum Alloy by Low Metal Head Casting LIU Jin·yan，Nagaumi Hiromi，GUo Shi-jie，XUE Guan-xia，ZHENG Wen-sheng (Suzhou Nonferrous Metals Research Institute Co Ltd．，Suzhou 215026，China) Abstract：Using 3104 aluminum alloy slab in the size of 440mm×1320mm，the paper studied the influences of liquid level， graphite liner temperature and cooling water flow on slab quality in LHC；It concluded that slab with high surface quality can be available by：keeping the distance for die independent cooling from 20mm t0 25 mm via level control，keeping graphite liner temperature below 200℃via jointing graphite liner with mould wall closely，decreasing the first principal stress from 165 Mpa tol02Mpa via optimizing cooling water flow at the start of casting． Keywords：semicontinuous casting；low metal head casting(LHC)；3 104 aluminum alloy；crack；graphite liner