Στον τομέα της επεξεργασίας κραμάτων αλουμινίου, η άμεση ψύξη με ψυχρή χύτευση (DC casting) είναι γνωστή ως το "μαγικό χέρι της διαμόρφωσης μετάλλων". Όταν το τήγμα κράματος αλουμινίου σε περίπου 700 °C εγχέεται στον κρυσταλλιστή, σε λίγα μόλις λεπτά, το υγρό μέταλλο μετατρέπεται σε κυλινδρικό πλινθωτό με κανονική εξωτερική διάμετρο και πυκνή εσωτερική δομή - η κινητήρια δύναμη πίσω από αυτό είναι το νερό. Πιο συγκεκριμένα, είναι μια "μαγεία ψύξης με νερό" που συνδυάζει την πρωτογενή και τη δευτερογενή ψύξη. Η επιτυχία ή η αποτυχία αυτής της μαγείας αντικατοπτρίζεται κυρίως στο παιχνίδι τριών βασικών μεταβλητών: η ταχύτητα χύτευσης, η ένταση της ψύξης και το πάχος της ζώνης επιφανειακής διαχωρισμού. Οποιαδήποτε απώλεια ελέγχου μιας μεταβλητής θα αφήσει μη αναστρέψιμα ελαττώματα όπως όζους διαχωρισμού, ψυχρά σημεία και ρωγμές εφελκυσμού στην επιφάνεια του πλινθωτού, τα οποία θα ενισχυθούν σε παρτίδες απορριμμάτων στις επόμενες διεργασίες εξώθησης και έλασης.

1. Ο μηχανισμός δύο σταδίων (στην πραγματικότητα τριών σταδίων) ψύξης με νερό

Φάση 1: Μία ψύξη (ψύξη τοιχώματος κρυσταλλιστή)

Αφού το υγρό αλουμίνιο υψηλής θερμοκρασίας εγχυθεί στον κρυσταλλιστή, έρχεται σε άμεση επαφή με το εσωτερικό τοίχωμα (το οποίο είναι επενδεδυμένο με γραφίτη) και η επιφανειακή στρώση ψύχεται γρήγορα μέσα σε δευτερόλεπτα και σχηματίζει ένα στερεοποιημένο κέλυφος. Η θερμότητα σε αυτό το στάδιο μεταφέρεται στο νερό μέσω του τοιχώματος του κρυσταλλιστή, το οποίο ονομάζεται πρωτογενής ψύξη. Η θερμότητα που απομακρύνεται από μια μόνο διαδικασία ψύξης αντιστοιχεί περίπου σε10% -15% της συνολικής περιεκτικότητας σε θερμότητα του πλινθωτού. Αν και δεν απομακρύνει πολλή θερμότητα, είναι το κλειδί για τη "διαμόρφωση" - το στερεοποιημένο κέλυφος πρέπει να έχει επαρκές πάχος για να αντέξει την στατική πίεση της εσωτερικής υγρής κοιλότητας χωρίς διαρροή αλουμινίου.

Φάση 2: Δευτερογενής ψύξη (ψύξη με ψεκασμό νερού υπό πίεση)

Τη στιγμή που ο πλινθωτός διαχωρίζεται από το κάτω άκρο του κρυσταλλιστή, νερό ψύξης υψηλής πίεσης ψεκάζεται απευθείας από την οπή ψεκασμού στην καυτή επιφάνεια του πλινθωτού. Σε αυτό το σημείο, λαμβάνει χώρα ανταλλαγή θερμότητας μεταξύ του στερεοποιημένου κελύφους του πλινθωτού και του νερού, γνωστή ως δευτερογενής ψύξη. Η θερμότητα που απομακρύνεται από τη δευτερογενή ψύξη αντιστοιχεί περίπου στο70% -80% της συνολικής περιεκτικότητας σε θερμότητα του πλινθωτού και είναι η κυρίαρχη δύναμη για την πλήρη στερεοποίηση του πλινθωτού. Είναι η ισχυρή επίδραση της δευτερογενούς ψύξης που προκαλεί τη σταδιακή στερεοποίηση της υγρής φάσης στο εσωτερικό του πλινθωτού από έξω προς τα μέσα, σχηματίζοντας μια τυπική κοιλότητα υγρού σε σχήμα "V".

Φάση 3: Τρεις κύκλοι ψύξης (φυσική αργή ψύξη)
Αφού ο πλινθωτός απομακρυνθεί πλήρως από τη ζώνη ψεκασμού, βασίζεται στη συσσώρευση νερού και αέρα στο θεμέλιο για να διαχέει αργά τη θερμότητα, απελευθερώνοντας σταδιακά την εσωτερική τάση της χύτευσης και μειώνοντας τον κίνδυνο ρωγμών. Ο ρυθμός ψύξης σε αυτό το στάδιο είναι σχετικά αργός και έχει μικρή επίδραση στη διαδικασία κρυστάλλωσης του πλινθωτού, αλλά είναι μεγάλης σημασίας για την χαλάρωση των τάσεων και την πρόληψη ρωγμών χαμηλής θερμοκρασίας.