2, Vitesse de coulée : le "manette" pour la profondeur de la cavité liquide

La vitesse de coulée (généralement mesurée en mm/min) est le paramètre de processus clé de la coulée semi-continue, qui détermine directement la forme et la profondeur de la cavité liquide.

2.1 L'effet de double tranchant de l'accélération

La simulation numérique d'un lingot d'alliage d'aluminium 7A60 de ϕ 360 mm basée sur le logiciel ProCAST a révélé un schéma clair : l'augmentation de la vitesse de coulée améliore le flux du métal en fusion, prolongeant la longueur de la cavité liquide de 205,2 mm à 638,1 mm ; cependant, une vitesse de coulée excessivement élevée augmente le risque de refusion et de fuite, et en même temps, la zone de grains équiaxes en coupe transversale du lingot diminue de 60567,8 mm ² à 50511,3 mm ².

Une autre étude sur des lingots d'alliage d'aluminium 2024 de ϕ 300 mm a également confirmé qu'à mesure que la vitesse de coulée augmente, la profondeur de la cavité liquide augmente, la zone pâteuse s'élargit, et la force et le volume du retrait de solidification augmentent, exacerbant ainsi la ségrégation négative au centre du lingot ; en même temps, l'épaisseur de la peau solidifiée et de la zone de cristaux plumeux diminue, l'épaisseur de la zone de cristaux équiaxes augmente, et la taille moyenne des grains équiaxes diminue.

Ces deux ensembles de données apparemment contradictoires révèlent le véritable rôle de la vitesse de coulée :

2.2 La relation critique entre les cristaux plumeux et l'isolation à froid

Lorsque la vitesse de coulée est trop élevée, l'épaisseur de la peau solidifiée initiale dans le cristalliseur est insuffisante, et la surface du lingot est sujette aux criques à froid (les criques à froid sont un défaut concave transversal à la surface). Plus grave encore, l'approfondissement de la cavité liquide raccourcit le temps de séjour de la peau solidifiée dans le cristalliseur. Si le refroidissement secondaire n'est pas compensé à temps, l'épaisseur de la peau extérieure du lingot à sa sortie du cristalliseur sera insuffisante, ce qui peut facilement entraîner des accidents de fuite.

Par conséquent, le choix de la vitesse de coulée en pratique industrielle doit être considéré de manière globale : nuance d'alliage (les alliages à haute teneur comme le 7055 et le 7075 nécessitent une vitesse plus lente) ; diamètre du lingot (les grands diamètres nécessitent une vitesse réduite) ; intensité du refroidissement (si la capacité de refroidissement est forte, elle peut être modérément accélérée)