熔炼与铸锭课程-有色金属熔铸技术9

立式连续铸造机
立式连续铸造机与半连续铸造机基本相 同，不同之处在于多一套同步锯切和辊 道运锭装置。在紫铜、锌、黄铜等的生 产中得到广泛应用，其中立弯式多辊连 铸机，一般可实现连铸连轧，多用于钢 铁。
连铸连轧机
结晶器
是铸锭成型的主要工具，它的结构 是否合理，不仅影响铸锭的尺寸公 差，而且影响锭坯内外质量。
连续铸造利用贯通的结晶器在一端连续地浇入液态金属，从另一端 连续地拔出成型材料的铸造方法。结晶器一般用导热性较好，具有 一定强度的材料，如铜、铸铁、石墨等制成，壁中空，空隙中间通 冷却水以增强其冷却作用。铸出的成型材料有方形、长方形、圆形、 平板型、管形或各种异形截面.
当铸件从金属型中拉出达到一定长度时，可以在不间断浇注的 情况下，将铸件切断；也可以在铸件达到一定长度时，停止浇 注，以获得一定长度的铸件。有时人们把最后一种连续铸造法 称为半连续铸造
利用电磁感应器产生的磁场推力控制金属液流，并在 金属液表面张力及氧化膜的维护下，内受电磁搅拌外 受直接水冷作用冷凝成锭的。
特点：金属液主要靠电磁力成型，不与磁场内的一切 工具接触，无一次水冷，只有二次水冷且冷却强度较 大，铸锭下降时无接触摩擦，铸锭组织细密，枝晶间 距较小，偏析度小，力学性能与表面质量较好，成品 率高。
9.6 其它铸造技术
喷射铸轧技术：
借助高压惰性气体或 机械离心力来雾化金属 液，并使液滴喷射到锭 模或铸辊上，冷凝成锭 坯后连轧成板、带材等 产品的技术。
工作简单且连续，节省 能耗及原料损耗，产品 性能较好。
9.6 其它铸造技术
挤压铸造技术：
在压力机压头的机械作用下，把定量浇入金属模膛中 的金属液（或呈半固态挤压成型，使其在机械压力作 用下进行结晶和塑性成型，从而获得优质铸件的铸造 工艺。其过程包括：金属熔化、模具准备、合金浇注、 合模和施压、卸模和顶出制件等工序。
此时，在结晶器上部仍继续以一定的速 度浇铸金属，以保持结晶器内金属自由 表面的高度。
立式连续铸锭过程示 意图
热顶铸造技术
在水冷结晶器上壁放置保温耐火内衬，以免熔体过早过多地 散失热量，缩短熔体到达二次水冷处的距离，使凝壳尽快水 冷，可减少形成冷隔、气隙及反偏析瘤倾向。
9.3 卧式连铸技术
9.5 单晶连铸技术特点
满足定向凝固条件， 可得到完全单方向 凝固的长柱晶组织；
铸锭表面呈镜面状 态，断面可任意形 状；
铸锭内部无任何铸 造缺陷。
9.6 其它铸造技术
悬浮铸造技术： 在浇铸过程中讲定量的金属或非金属粉末加入到金属 液流中，使之与熔体均匀混合悬浮于其中，起吸热、 形核、促进凝固和弥散强化等作用。
表面易氧化生渣，收缩下凹 或出现缩松，要多次补缩， 表面质量差。
真空吸铸技术
将水冷模下端浸入金属中，用机械泵将模内空气抽出，金属 液在大气压作用下进入模内，经过一定的冷凝时间接通大气， 凝固的锭坯依重脱落。
适合于生产一些易氧化生渣的合金，是生产小直径锭坯、管 坯的简便方法之一。
铸锭的长度受限与密度有关。
立式连续铸锭过程示 意图
连铸法特点
优点： 浇铸速度和冷却强度可控，致密度较高，气孔、夹渣、缩松
等缺陷较少，铸锭结晶组织较均细，收得率和成品率高； 机械化程度较高，劳动强度较小，能多根锭坯同时生产，生
产效率高，占地面积较少。
缺点： 技术条件要求严格，工艺复杂，对某些合金的大锭，产生某
斜模铸造技术
斜模铸造时，锭模处于倾斜 位置，金属流柱沿铁模窄面 模壁流入模底，浇铸到液面 至模壁高的1/3时，便一边 浇注一边慢慢转动模具，快 到预定高度时模具正好转到 垂直位置，也称为转动模铸 造。
斜模铸造技术特点
流柱较短，流体落差小，液流流动平缓，可减少二次氧化 夹渣和囊如气体，铸锭中气孔、夹渣较少，表面质量较好， 适合于铸造易氧化生渣的合金；
金属液从保温炉输送到结晶器去的全过程称为熔体转注。在 转注过程中金属液要保持在氧化膜下平稳地流动，转注距离 应尽可能短。
使用漏斗来合理分布液流和调节流量。
熔体保护与铸造润滑
熔体的保护关系到铸锭表面质量及最终夹渣亮。
熔体的转注及浇铸均应进行保护，保护剂为气体、液体和固 体三种。
为减少铸锭与结晶器的摩擦阻力及机械阻力所造成的裂纹， 改善铸锭表面质量，延长结晶器的使用寿命，有必要对结晶 器进行润滑。
卧式连续铸造也称水平连铸。 薄而小的锭坯连铸连轧技术。 一般分为板带坯水平连铸、棒管坯水平连铸、线坯连铸连轧。 按结晶器结构和工作原理的不同分为固定模和动模连铸。 动模连铸机分为双辊式、双带式及轮带式。
9.3 卧式连铸技术
优点： 1）将熔炼、铸造、轧制、热处理、卷取等工序剪成 连铸连轧生产线，实现自动化生产，生产效率高。 2）适宜于连铸较小规格的板、带、棒、线坯。可避 免用大挤压机挤成后续深度加工坯的不合理工艺。
可机械化生产，多用于浇铸工业纯铝锭，脱模后立即热轧， 节省能耗；
生产效率低，模缝处易漏、粘渣，须经常维护和上涂料。
无流铸造技术
金属流柱很短，称为无流或 短流铸造；
适合于铸造易氧化生渣和产 生气孔的合金扁锭。也能解 决易产生反偏析的铸锭质量 问题
平模铸造技术
平模铸造有由下而上顺序凝 固的优点，特别是用水冷地 板时。
一般由内套和外壳结合而成。
结晶器内套下缘内径是铸锭的定径带，其直径通过如 下公式来确定：
D=（d+2δ)X(1+a)
d为铸锭名义直径，δ为铸锭车皮厚度，取决于铸锭表 面质量，a为金属线收缩系数。
结晶器的内套采用导热耐磨性较好的材料，壁厚 8~10mm，表面不平度平均值为3.2~6.3um。
熔体转注及节流装置
缺点： 1）结晶器使用寿命短，石墨消耗量大，润滑不良时 难以保证铸锭表面质量问题。 2）常见缺陷：铸锭上表面会下陷，下表面则与结晶 器壁紧密接触，铸锭断面温度不均，组织也不均匀， 在铸造速度不平稳时易泄漏，工艺不当时常出现横向 裂纹
9.4 电磁铸造技术
电磁铸造法是20世纪60年代中期由前苏联发展。
对铜合金而言，润滑剂常用油类、炭黑、石墨粉等。
炭
石
黑
墨
粉
立式连续铸造技术
立式连续铸造示意图如图所示。结晶器 的轴线垂直而立，它常用导热性较大的 紫铜或铜合金制成，结晶器内部通以冷 却水。
浇注开始前，先把引锭上提，封住结晶 器下口，液体金属逐渐浇入结晶器中， 待结晶器内金属液上升至一定高度时； 结晶器下部的金属已凝固到一定的硬壳 厚度。这时，引锭便开始下移，并从结 晶器中拉出已凝固的铸件。
有色金属熔炼与铸锭
第三篇有色金属熔铸技术
肖代红 daihongx@
第九章 有色金属铸造技术
本章要点:
介绍目前研究与生产应用中的一些典型铸造技术（设 备）。主要介绍普通铸造与连续铸造的基本原理及其 特点。
本章重点：
介绍各种半连续铸造技术要点，连铸连轧及其他铸造 新技术，同时对铁模铸造技术特点也做对比性介绍。
9.6 其它铸造技术
内部凝固法：
将锭模加热到合金熔点以上，以保证紧靠模壁的熔体 最后凝固，依靠在熔体内部加入晶核物质，熔体由中 部向外进行顺序凝固。从根本上解决了内部出现的各 种缺陷。
此法主要用于半连铸铝合金圆锭和扁锭。
9.5 单晶连铸技术
将传统连铸中的冷却铸型 改为加热铸型和冷却器两 部分。
采用加热铸型肖处了铸型 内壁行核的可能性。只用 在在引锭棒部行核的晶体 可以逆向着热流单相生长。 由于加热铸型不断地向铸 锭表面提供热量，使表层 液体过热，产生一个铸锭 中心先于表层凝固的温度 场，固/液界面呈向液体中 突出的形状。
铸造： 是将金属液浇铸成形状、尺寸、成分和质量符合要
求的铸锭。
分类： 按铸锭长度和生产方式，铸造方法可分为普通铸造
及连续铸造两大类。
立模铸造技术
9.1 金属模铸造技术
立模铸造法分类：
按模具运动方式：静立模顶注法和倾动模顶注法
按冷却方式：铁模法和水冷铁模 按结构：整体模和两半模
立模铸造技术特点
易产生摇晃，金属液易 漏在钢绳和滑轮上，钢 绳易损坏，维修不便， 当其变形不均时，运行 不平稳。
丝杆铸造机
常用铸造机之一； 铸造时运行平稳，也能铸造较大尺寸铸锭； 丝母易损坏，维修频繁。
液压铸造机
运行平稳，铸造速度可调控； 适合于铸造规格较小的锭坯，行程
较短，一般铸锭不超过3m长，且易 受锭坯质量变化而变速；制造维修 困难，易发生漏液现象，铸坑的有 效利用率较低。
特点是没有二次氧化、且可去气，表面质量好，劳动条件好， 但生产效率低，铸锭内部有缩松和缩孔。
9.2 连续及半连续铸造技术
铝、铜、镁、锌及其合金锭坯，均已广泛采方法的设想是英国人H.贝塞麦于1857年提出的，在当时 的技术条件下未能实际应用，直到20世纪30年代，这种方法才成 功地用于铜、铝合金的铸造。到50年代，连续铸造在各国的钢厂 正式用于铸钢。
些缺陷的敏感性增大。
铸造机
结构： 包括铸造机升降结构、地坑及冷却水井、结晶器等部分。
按照传动机构的不同，铸造机分为钢绳、链条、丝杆、液压 和辊轮等多种铸造机。
按用途分为半连续铸造机和连续铸造机
钢绳铸造机
结构简单，运行速度较 稳，载物量大，适合于 铸造较大锭坯，能利用 地坑，占地面积小；
结晶组织以径向为主且不均匀；
在浇铸过程中流柱长、冲力大，容易 囊入气体和夹杂，产生二次氧化，流 注越高，越容易产生气孔和夹杂；直 径小而长的铸锭，容易产生缩孔甚至 中心缩管，必须补缩；
由于模壁阻碍收缩，对某些金属扁锭 常易出现表面晶间裂纹，或表面产生 夹杂等缺陷；
劳动强度大，生产效率低，成品率低， 不适合铸造容易产生夹杂的合金。