Интенсивность охлаждения: «главный выключатель» для организационного совершенствования

Интенсивность охлаждения обычно относится к совокупному эффекту скорости потока, давления и температуры воды вторичного охлаждения. Это наиболее эффективный рычаг для регулирования структуры затвердевания.

1. Количественное влияние интенсивности охлаждения на микроструктуру Исследовательские данные показывают, что в определенном диапазоне при увеличении интенсивности охлаждения увеличивается скорость кристаллизации расплава, а легирующие элементы в расплаве не успевают диффундировать, что приводит к увеличению переохлаждения, увеличению зародышей кристаллов и образованию мелких зерен. В то же время уменьшается размер переходной зоны, увеличивается плотность слитка, снижается тенденция к рыхлости, уменьшается степень регионального сегрегации. Исследование полунепрерывного литья алюминиевого сплава 6061 вблизи линии ликвидуса далее указывает на то, что снижение интенсивности первичного охлаждения и увеличение интенсивности вторичного охлаждения благоприятны для формирования однородной и мелкой почти сферической структуры; Когда скорость литья достигает 150 мм/мин и увеличивается интенсивность вторичного охлаждения, можно получить мелкую, однородную и почти сферическую микроструктуру полутвердого слитка 6061.

2. Предельный эффект интенсивности охлаждения Следует отметить, что более высокая интенсивность охлаждения не всегда лучше. С одной стороны, чрезмерное вторичное охлаждение может создать значительный градиент температуры между поверхностью и сердцевиной слитка, что приводит к: быстрой кристаллизации поверхности → развитые столбчатые кристаллы → и даже перьевые кристаллы; Резкое увеличение термических напряжений → увеличивается тенденция к поверхностным и внутренним термическим трещинам слитка; Для некоторых сплавов (например, 5052) чрезмерное охлаждение может усугубить несбалансированную кристаллизацию и способствовать образованию узлов сегрегации; С другой стороны, когда объем охлаждающей воды увеличивается до определенного предела, коэффициент теплопередачи имеет тенденцию к насыщению. Дальнейшее увеличение расхода воды мало влияет на повышение скорости затвердевания, но вместо этого вызывает потери водных ресурсов и турбулентность слитка.

3. Рабочее окно для давления охлаждающей воды: Промышленные испытания с использованием алюминиевого сплава 5052 в качестве примера показывают, что увеличение интенсивности давления охлаждающей воды до 0,20 МПа может значительно подавить образование поверхностных узлов сегрегации на слитках. Эти данные предоставляют важную инженерную справочную информацию: существует четкое оптимальное окно для давления охлаждающей воды, ниже которого опухоли сегрегации могут выйти из-под контроля, а выше которого могут индуцироваться микротрещины на поверхности слитка.