Ключевой технический контроль процесса литья с воздушно-масляной смазкой

1. Контроль температуры разливки
Температура разливки является основным параметром, влияющим на качество слитков и безопасность процесса разливки. Температура заливки круглых слитков из алюминиевых сплавов обычно составляет от 680 °C до 760 °C, а конкретное значение необходимо корректировать в зависимости от таких факторов, как тип сплава, спецификации слитка и скорость разливки. Повышение температуры заливки может улучшить текучесть расплавленного алюминия, уменьшить дефекты недолива и холодных трещин. Однако чрезмерно высокие температуры могут увеличить растворимость газов и окислительные реакции, приводя к дефектам, таким как поры и шлаковые включения, одновременно усугубляя усадку при затвердевании и увеличивая риск растрескивания и деформации. В условиях разливки с использованием масляно-газовой смазки, благодаря изоляционному эффекту воздушной подушки, распределение температуры расплава в полости жидкости более равномерное, что обеспечивает хорошую текучесть и заполняемость при относительно низких температурах заливки.

2. Контроль скорости разливки
Скорость разливки является наиболее чувствительным технологическим параметром, влияющим на качество при масляно-газовой разливке. Как упоминалось ранее, скорость разливки оказывает значительное влияние на структуру затвердевания слитка: с увеличением скорости разливки увеличивается доля плавающих зерен в центре слитка, что приводит к измельчению зерна; однако чрезмерная скорость может привести к углублению жидких пустот, увеличению сегрегации и даже образованию центральных трещин [90]. Масляно-газовая разливка позволяет достигать более высоких скоростей по сравнению с традиционной разливкой постоянным током благодаря эффекту воздушной подушки, но по существу требует оптимизации и согласования на основе комплексных факторов, таких как марка сплава, диаметр слитка, условия охлаждения и т. д., для достижения наилучшего баланса между качеством поверхности, внутренней структурой и эффективностью производства.

3. Оптимизация параметров охлаждающей воды
Расход охлаждающей воды, температура воды, давление воды и качество воды напрямую влияют на скорость затвердевания и распределение температурного поля слитка. Точность контроля расхода охлаждающей воды современных разливочных машин может достигать ± 2% при регулируемом диапазоне от 200 до 10000 л/мин. Температура охлаждающей воды обычно контролируется в пределах от 20 °C до 35 °C. При масляно-газовой разливке точный контроль параметров охлаждающей воды более критичен, чем при традиционной разливке, из-за минимизации первичного охлаждения и доминирования вторичного охлаждения. Чрезмерное охлаждение водой может вызвать чрезмерные термические напряжения на поверхности слитка, приводя к трещинам; недостаточное охлаждение водой может привести к слишком тонкой затвердевшей оболочке, что может легко привести к авариям с утечкой алюминия. Технология двойного распыления DualJet компании Wagstaff обеспечивает равномерное и эффективное вторичное охлаждение за счет оптимизации угла распыления и расположения охлаждающей воды.

4. Точный контроль параметров подачи масла и газа
Подача масла и газа является уникальным элементом управления, отличающим масляно-газовую разливку от традиционных процессов. Система подачи масла должна устанавливать частоту импульсов и рабочий цикл в соответствии со спецификациями слитка и маркой сплава, обеспечивая соответствующий и стабильный поток импульсного смазочного масла для каждого кристаллизатора. Чрезмерный расход масла может вызвать дым и загрязнение поверхности во время сгорания масла; если объем масла слишком мал, масляно-газовая пленка будет неполной, что приведет к дефектам поверхности. Сжатый воздух должен поддерживать сухое и стабильное давление и расход. Влага, содержащаяся в газе, разлагается и выделяет газообразный водород при высоких температурах, что напрямую вызывает дефекты пористости в слитке.
Контроль соотношения масла и газа является технической трудностью. Масло и газ должны быть точно измерены отдельно перед поступлением в пористую структуру графитового кольца. После достижения равномерного смешивания в микропорах графитового кольца на внутренней поверхности кристаллизатора формируется стабильный двухфазный пленочный слой газа и масла. Стабильность этого процесса напрямую определяет равномерность и постоянство качества по всей длине слитка.

5. Автоматизация и интеллектуальное управление
Современные высокопроизводительные разливочные машины достигли полного автоматического управления процессом. Регулировка в реальном времени с обратной связью скорости разливки, расхода охлаждающей воды, температуры воды, параметров подачи масла и газа осуществляется через ПЛК. Все ключевые параметры могут быть установлены с помощью технологических формул и автоматически выполняться. Например, кривая медленного градиента скорости на начальном этапе разливки может быть предварительно задана, а скорость или параметры подачи масла могут быть автоматически скорректированы при обнаружении колебаний уровня жидкости в процессе разливки. После внедрения управления с обратной связью колебания скорости разливки могут быть уменьшены с ± 20% при управлении с разомкнутой цепью до менее ± 0,2%, а качество поверхности и выход продукции значительно улучшены.