Koelintensiteit: de "hoofdschakelaar" voor organisatorische verfijning

Koelintensiteit verwijst meestal naar het gecombineerde effect van de doorstroming, druk en watertemperatuur van het secundaire koelwater. Het is de meest effectieve hendel voor het reguleren van de stollingsstructuur.

1. Kwantitatief effect van koelintensiteit op microstructuur Onderzoeksgegevens tonen aan dat binnen een bepaald bereik, naarmate de koelintensiteit toeneemt, de kristallisatiesnelheid van het gesmolten metaal toeneemt en de opgeloste elementen in het gesmolten metaal geen tijd hebben om te diffunderen, wat resulteert in een toename van onderkoeling, een toename van kristalkernen en de vorming van fijne korrels. Tegelijkertijd neemt de grootte van de overgangszone af, neemt de dichtheid van de ingot toe, neemt de neiging tot losheid af en neemt de mate van regionale segregatie af. De studie van de semi-continue gieting van 6061 aluminiumlegering nabij de liquiduslijn wijst er verder op dat een afname van de primaire koelintensiteit en een toename van de secundaire koelintensiteit beide gunstig zijn voor de vorming van uniforme en fijne bijna sferische structuren; Wanneer de gietsnelheid 150 mm/min bereikt en de secundaire koelintensiteit toeneemt, kan een fijne, uniforme en bijna sferische microstructuur van een 6061 semi-vaste billet worden verkregen.

2. Het marginale effect van koelintensiteit Er moet worden opgemerkt dat een hogere koelintensiteit niet noodzakelijkerwijs beter is. Enerzijds kan overmatige secundaire koeling een aanzienlijke temperatuurgradiënt creëren tussen het oppervlak en de kern van de ingot, wat resulteert in: snelle stolling van het oppervlak → ontwikkelde kolomvormige kristallen → en zelfs veerachtige kristallen; Plotselinge toename van thermische spanning → oppervlaktescheuren en interne thermische scheurvormingstendens van de ingot nemen toe; Voor bepaalde legeringen (zoals 5052) kan overmatige koeling onevenwichtige kristallisatie verergeren en de vorming van segregatieknobbels bevorderen; Anderzijds, wanneer het koelwatervolume tot een bepaalde limiet toeneemt, neigt de warmteoverdrachtscoëfficiënt te verzadigen. Het blijven verhogen van de waterstroom heeft weinig effect op het verbeteren van de stollingssnelheid, maar veroorzaakt in plaats daarvan verspilling van waterbronnen en turbulentie van de ingot.

3. Procesvenster voor koelwaterdruk: Industriële tests met 5052 aluminiumlegering als voorbeeld tonen aan dat het verhogen van de koelwaterdrukintensiteit tot 0,20 MPa de vorming van oppervlaktesegregatieknobbels op ingots aanzienlijk kan onderdrukken. Deze gegevens bieden een belangrijke technische referentie: er is een duidelijk optimaal venster voor de koelwaterdruk, waaronder segregatietumoren ongecontroleerd kunnen worden, en daarboven microcracks op het oppervlak van de ingot kunnen worden geïnduceerd.