2, Скорость разливки: «командный рычаг» для глубины жидкой полости

Скорость разливки (обычно измеряемая в мм/мин) является основным технологическим параметром непрерывной разливки, который напрямую определяет форму и глубину жидкой полости.

2.1 Двусторонний эффект ускорения

Численное моделирование слитка алюминиевого сплава 7А60 диаметром 360 мм на основе программного обеспечения ProCAST выявило четкую закономерность: увеличение скорости разливки усиливает поток расплава, увеличивая длину жидкой полости с 205,2 мм до 638,1 мм; однако чрезмерно высокая скорость разливки увеличивает риск повторного плавления и утечки, и в то же время площадь равноосных зерен в поперечном сечении слитка уменьшается с 60567,8 мм² до 50511,3 мм².

Другое исследование слитков алюминиевого сплава 2024 диаметром 300 мм также подтвердило, что с увеличением скорости разливки увеличивается глубина жидкой полости, расширяется пастообразная зона, увеличиваются прочность и объем усадочной раковины, тем самым усугубляя отрицательную сегрегацию в центре слитка; в то же время уменьшается толщина затвердевшей оболочки и зоны перьевых кристаллов, увеличивается толщина зоны равноосных кристаллов, уменьшается средний размер зерна равноосных кристаллов.

Эти два, казалось бы, противоречивых набора данных раскрывают истинную роль скорости разливки:

2.2 Критическая взаимосвязь между перьевыми кристаллами и холодной изоляцией

Когда скорость разливки слишком высока, толщина начальной затвердевшей оболочки в кристаллизаторе недостаточна, и поверхность слитка склонна к холодному застыванию (холодное застывание — поперечный вогнутый дефект на поверхности). Что еще более серьезно, углубление жидкой полости сокращает время пребывания затвердевшей оболочки в кристаллизаторе. Если вторичное охлаждение не компенсируется вовремя, толщина внешней оболочки слитка при выходе из кристаллизатора будет недостаточной, что может легко привести к авариям с утечкой.

Поэтому при выборе скорости разливки в промышленной практике необходимо всесторонне учитывать: марку сплава (высоколегированные сплавы, такие как 7055 и 7075, требуют более медленной скорости); диаметр слитка (большой диаметр требует снижения скорости); интенсивность охлаждения (если охлаждающая способность сильная, можно умеренно ускоряться)