Dalam bidang pemrosesan paduan aluminium, pengecoran dingin langsung (DC casting) dikenal sebagai "tangan ajaib pembentukan logam". Ketika lelehan paduan aluminium pada suhu sekitar 700 ℃ disuntikkan ke dalam kristaliser, hanya dalam beberapa puluh menit, logam cair berubah menjadi ingot silindris dengan diameter luar yang teratur dan struktur internal yang padat - kekuatan pendorong inti dari ini adalah air. Lebih tepatnya, ini adalah "keajaiban pendinginan air" yang menggabungkan pendinginan primer dan sekunder. Keberhasilan atau kegagalan keajaiban ini terutama tercermin dalam permainan tiga variabel kunci: kecepatan pengecoran, kekuatan intensitas pendinginan, dan ketebalan zona segregasi permukaan. Setiap kehilangan kendali atas suatu variabel akan meninggalkan cacat yang tidak dapat diubah seperti nodul segregasi, retakan dingin, dan retakan tarik pada permukaan ingot, yang akan diperbesar menjadi barang rongsokan dalam proses ekstrusi dan penggulungan selanjutnya.

1. Mekanisme pendinginan air dua tahap (sebenarnya tiga tahap)

Tahap 1: Pendinginan satu tahap (pendinginan dinding kristaliser)

Setelah lelehan aluminium bersuhu tinggi disuntikkan ke dalam kristaliser, ia bersentuhan langsung dengan dinding bagian dalam (yang dilapisi grafit), dan lapisan permukaan mendingin dengan cepat dalam hitungan detik dan membentuk cangkang padat. Panas pada tahap ini dihantarkan ke air melalui dinding kristaliser, yang disebut pendinginan primer. Panas yang dibawa oleh satu proses pendinginan menyumbang sekitar10% -15% dari total kandungan panas ingot. Meskipun tidak menghilangkan banyak panas, ini adalah kunci untuk "pembentukan" - cangkang padat harus memiliki ketebalan yang cukup untuk menahan tekanan statis rongga cairan internal tanpa kebocoran aluminium.

Tahap 2: Pendinginan sekunder (pendinginan air paksa semprot)

Pada saat ingot terpisah dari tepi bawah kristaliser, air pendingin bertekanan tinggi disemprotkan langsung dari lubang semprot ke permukaan panas ingot. Pada titik ini, pertukaran panas terjadi antara cangkang ingot yang memadat dan air, yang dikenal sebagai pendinginan sekunder. Panas yang dibawa oleh pendinginan sekunder menyumbang sekitar70% -80% dari total kandungan panas ingot, dan merupakan kekuatan dominan untuk pemadatan lengkap ingot. Efek kuat dari pendinginan sekunder inilah yang menyebabkan fase cair di dalam ingot memadat lapis demi lapis dari luar ke dalam, membentuk rongga cairan berbentuk "V" yang khas.

Tahap 3: Siklus pendinginan tiga tahap (pendinginan lambat alami)
Setelah ingot sepenuhnya dikeluarkan dari zona semprot, ia bergantung pada akumulasi air dan udara di lubang pondasi untuk perlahan-lahan menghilangkan panas, secara bertahap melepaskan tegangan internal pengecoran dan mengurangi risiko retak. Laju pendinginan pada tahap ini relatif lambat dan memiliki sedikit dampak pada proses kristalisasi ingot, tetapi sangat penting untuk relaksasi tegangan dan pencegahan retak suhu rendah.