Intensidade de resfriamento: o "interruptor mestre" para o refinamento organizacional

A intensidade de resfriamento geralmente se refere ao efeito combinado da vazão, pressão e temperatura da água do resfriamento secundário. É a alavanca mais eficaz para regular a estrutura de solidificação.

1. Efeito quantitativo da intensidade de resfriamento na microestrutura Dados de pesquisa mostram que, dentro de uma certa faixa, à medida que a intensidade de resfriamento aumenta, a taxa de cristalização do metal fundido aumenta e os elementos solúveis no metal fundido não têm tempo de se difundir, resultando em um aumento na sub-resfriamento, um aumento nos núcleos de cristal e a formação de grãos finos. Ao mesmo tempo, o tamanho da zona de transição diminui, a densidade do lingote aumenta, a tendência à folga diminui e o grau de segregação regional diminui. O estudo da fundição semicontínua da liga de alumínio 6061 perto da linha líquida aponta ainda que uma diminuição na intensidade de resfriamento primário e um aumento na intensidade de resfriamento secundário são benéficos para a formação de estruturas esféricas uniformes e finas; Quando a velocidade de fundição atinge 150 mm/min e a intensidade de resfriamento secundário aumenta, uma microestrutura pequena, uniforme e quase esférica de tarugo semissólido de 6061 pode ser obtida.

2. O efeito marginal da intensidade de resfriamento deve-se notar que uma intensidade de resfriamento mais forte nem sempre é melhor. Por um lado, o resfriamento secundário excessivo pode criar um gradiente de temperatura significativo entre a superfície e o núcleo do lingote, resultando em: solidificação rápida da superfície → desenvolvimento de cristais colunares → e até cristais em forma de pena; Aumento súbito da tensão térmica → aumento das trincas superficiais e da tendência de trincas térmicas internas do lingote; Para certas ligas (como 5052), o resfriamento excessivo pode exacerbar a cristalização desequilibrada e promover a formação de nódulos de segregação; Por outro lado, quando o volume de água de resfriamento aumenta até um certo limite, o coeficiente de transferência de calor tende a saturar. Continuar a aumentar a vazão de água tem pouco efeito na melhoria da taxa de solidificação, mas em vez disso causa desperdício de recursos hídricos e turbulência do lingote.

3. Janela de processo para pressão de água de resfriamento: Testes industriais usando liga de alumínio 5052 como exemplo mostram que aumentar a intensidade da pressão da água de resfriamento para 0,20 MPa pode suprimir significativamente a formação de nódulos de segregação superficial em lingotes. Esses dados fornecem uma referência de engenharia importante: há uma janela ótima clara para a pressão da água de resfriamento, abaixo da qual os tumores de segregação podem sair do controle e acima da qual microtrincas podem ser induzidas na superfície do lingote.