5052铝合金扁锭浇铸缺陷浅析

３为管坯 轧制 到 第 ２ ０步 时 的温 度 场 分 布 情 况 ， 以 ６ 可 看 出 ， 型侧壁 开 口处 的管 坯 温度 相 对 较 低 ， 温 升 孔 其
主要 来 自塑 性 功 的转 换 。而 孔 型 脊 部 区 域 的 管 坯 温
２ 试 验 方 法
某公 司采 用 “ 平 连 铸 管 坯一 冷 轧 开 坯一 拉 拔 ” 水
摘
要： 以美 国 Ａ Ｍ Ｘ制 造 ７ ＬＥ ５吨 内导 式 液 压 半 连 续 铸 造 机 为 应 用 研 究 对 象 ， 述 了在 铸 造 ５５ 阐 ０ ２铝 合 金 扁
锭 时 出现 偏 析 瘤 和 边 角 拉 裂 的情 况 ， 析 了 出 现 这 些 缺 陷 的 原 因 ， 出 了 处 理 方 法 和 改 进 措 施 ， 成 功 应 用 分 提 并
第４卷 １
第 ３期
有 色 金 属 加 工
ＮＯＮＦＥBiblioteka BaiduＲＯＵＳ Ｍ Ｅ ＡＬ ＲＯＣＥ Ｔ Ｓ Ｐ ＳＳＩ ＮＧ
Ｖ０ｌ４１ ＮＯ ＿ ．３
Ｊｕｎ Ｏ１ ｅ２ ２
２１ ０ ２年 ６月
５５ ０ ２铝 合 金 扁 锭 浇 铸 缺 陷 浅 析
蔡 磊 ， 光 虎 刘
（ 海 大 屯 能 源 股 份 有 限 公 司 ，江 苏 徐 州 ２ １ １ ） 上 ２ ６ １
工作 。
ｌ ４
有 色 金 属 加 工
第 ４ 卷 １
表 ２ ６０ｘ ２０ ｍ规格 ５５ 铝合金扁铸锭铸造调整后工艺参数 １ １６ｍ ０２
当铝锭 向下 超 出结 晶器 ， 由冷 却 水直 接 喷淋 冷 却 时 ， ４ 个 角的冷 却能力 可能要 稍 弱 于 ４边 ， 此 时铝 锭 已形 但
图 ３所 示 。
图 ３ ６ ０ｘ１ ６ ｍｍ 规 格 ５ ５ １ ２ ０ ０ ２铝 合 金 扁铸 锭边 角裂 纹
３ 底 部 四 角 裂 纹 分 析 及 处 理 方 法
至于铸 锭底部 ４个 角 的裂 纹 ， 由于 在 初始 浇 铸 是
据 现场 观察 扁 锭底 部 四个 角 表面 质量 较好 ， 晶 结 器 在 ４个角各 有一 个直 径 ｄ ０左右 的通水 孔 ， 力为 Ｐ ４ 压 ０ ２ ＭＰ 左 右 的冷 却水 从此 ４孔 流人 ， 经 由 四壁下 ．５ ａ 并
于 ５５ ０ ２铝 合 金 扁 锭 实 际 生 产 中 。
关 键 词 ： ０ ２铝 合 金 ； 造 缺 陷 ； 析 ； ５５ 铸 分 改进
中 图分 类 号 ： Ｇ２ ２ Ｔ ９ 文献 标识 码 ： Ａ 文 编 号 ：６ ｌ一６ ９ （ ０ ２） ３—０ １ １７ ７５２ １ ０ ０ ３—０ ２
成稳 定 的晶壳 ， 表 面 的质 量 已影 响不 大 了。所 有 的 对
表 面缺 陷应该是 在结 晶器 内形成 的 。
通 过 改变 冷 却水 的压 力 和流 量 ， 有效 地抑 制 了结 晶器 内铝 液凝壳 的二 次加 热 ， 样 重熔 偏 析 的情 况得 这 到 明显改 善 ， 锭 表 面质 量 有 了很 大程 度 的提 高 ， 铸 如
其 温度 升高 至熔 化 温度 ， 生 重 熔 现 象 ， 壳 局 部 软 产 凝 化或 熔化 ， 大 气 压 力 及 金 属 本 身 的 静 压 力 作 用 下 ， 在 沿 着枝 晶或 晶粒间 隙流 到 晶粒 表 面 上受 冷 凝 固 ， 成 形
偏 析 瘤 ， 图 １所 示 。 如
初 的 １６升至 ２ ０ ｈ 工艺菜 单 见表 １和表 ２ ９ ４ｍ／ ， 。
图 ４ ．
图 ２ 结 晶器 横 面 示 意 图
因为 ４个 角 的冷 却 能 力较 强 ， 连续 铸 造 时 ， 在 再 加 上铝液 流 到 ４个角 时 的温度 也 最低 ， 以此处 最 先 所 结 晶凝 固 ， 并且 晶壳 较 厚 ， 易 发 生重 熔 偏析 ， 以质 不 所
量 稍好 于其 他 表 面 。这 从 现 有 的几 块 锭 的横 向纹 路 也能 看 出， 角 向相邻 两 面形 成 曲线 纹路 ， 图 ３ 由 如
向发 生刚体 运动 ， 要在 管 坯 尾部 加 一 固定 挡 板 。另 需 外 ， 制 过 程 中 ， 坯 在 ｘ、 ｚ方 向 都 受 到 力 的 作 轧 管 Ｙ、
３ 结 果 及 分 析
３ １ 有 限 元 模 拟 分 析 结 果 ．
用， 为了 防止 轧制 出来 的管 料 发 生 振 动 和 弯 曲 ， 要 需 对成 品管前 端 面增加 约束 ， Ｖ 使 ＝Ｖ ０ 相 当于 实际 ＝ （
２ ０ ４ ６ｍｍ ／ ［ ｓ 一
（） １ 温度场 分布 正行 程 开 轧 时 ， 设 管 坯 温 度 分 布 是 均 匀 的 ， 假 开 轧后 管坯 的 温度 场 分 布 取 决 于 塑 性 变 形 产 生 的热 效 应 、 触摩 擦生 热 以及 管坯 与 周 围环 境 的热 交 换 。 图 接
所示。
另一方 面 ， 铸锭 逐渐冷 却 的过程 中， 在 ４个 面都 会 往 内部 收缩 ， 而脱 离与 结 晶器 的 ４个 内壁 的接触 ， ４ 而 个角 的部 位尺 寸收缩 较 小且 慢 ， 结 晶器 的 接触 时 间 和 也长 ， 冷却 效 果 要 好 ， 以 表 面 质 量 也 要 好 于 ４面。 所
也 最薄 ， 成应 力薄 弱点 ， 成 裂纹 ， 铸锭 形 成一 定 形 造 在
的长度 ， 常铸 造 时 ， 正 ４个 角 的结 晶速 度 又 高 于 ４边 了 ， 而 不 易 产 生 裂 纹 ， 面 质 量 好 于 ４边 。 而 且 反 表
５５ ０ ２铝 合 金 塑 性 较 低 ， 以在 铸 造 开 始 时 铺 底 厚 度 要 所 加 厚 到 ３ ｍｍ， 底 速 度 不 宜 过 快 。 ０ 铺
２ 重 熔 偏 析 瘤 分 析 及处 理 方法
开始 铸造 时 ， 体 金 属 进 入 结 晶 器 后 形 成 凝 壳 ， 液 液体 凝 固后 收缩 ， 结 晶 器 与 金 属 之 间 产 生 间 隙 ， 在 此 时冷 却强 度 降低 ， 金 属 内部 的 热 量 使 凝 壳 加 热 ， 而 使
部 的密集小 孔 向下喷 出。理 论上 ， 晶器 ４个 角 的冷 结 却能 力最 强 ， ４角 向 ４壁逐 渐减 弱 ， 图 ２所 示 。 由 如
时， 铝液先 是充 满 引 锭 头 底 部 ， 基 本 铺 平 引 锭 头 时 在 才 能到达 ４个 角 ， 时 ４个 角 的结 晶速 度 最 慢 ， 此 晶壳
（ 转第 ９页） 下
图 ４ ６ ０×１ ６ １ ２ ０规 格 ５ ５ ０ ２铝 合 金 合格 扁铸 锭
第 ３期
有 色金 属 加 工
９
（） ２ 摩擦 接触 条件 的设 置 冷轧 管 实际 生产 中 ， 由于管 坯外 表 面 不 断更新 润
开展一 系列 工艺 试验 和 检测 分 析 ， 熔炼 、 平 连铸 、 从 水 冷轧、 拉拔等 工艺 环节对 Ｈ ５黄 铜管 高 效短 流程 工 艺 ６ 进 行 了系统 优 化 。本 文 重 点 对 冷 轧 管 工艺 进 行 分 析 研 究 ， 文取 得 的样 品均来 自该公 司生 产试 验现场 。 本
过 以下三 点来 实现 ： 降低 结 晶器 高 度 及减 小 结 晶器 ① 锥度； ②保 证结 晶器 正确 安装 ； ③增 加冷却 强 度 。 结
夹 渣 等 缺 陷 ， 下 一 道 工 序 及 成 品 率 造 成 很 大 的 对
影 响
１ 实 际生 产 中的 铸 造缺 陷
我 厂熔铸 车 间 引 进 一 台美 国 Ａ ＭＥ Ｌ Ｘ制 造 ７ ５吨 内导式 液 压 半 连 续 铸 造 机 ， 试 浇 铸 ５ ５ 在 ０ ２扁 锭 时 出 现 了多种 缺 陷 ， 为突 出 的外 观 缺 陷就 是 表 面质 量 很 最 差， 偏析 瘤 和边 角 拉 裂 严 重 ， 析 出 的 毛刺 点几 乎遍 偏 布 整个表 面 ， 甚至划 伤 了结 晶器 的内壁 。
通 过铸 造工艺 参数 的调整 ， 以及操 作 人 员 的操作 技能 的规范 ，０ ２合金扁 铸锭 的表 面质 量得 到 了很 大 ５５
的提 高 ， 铝板 带厂 熔铸 车 间也 顺 利地 铸 造 出 了截 面尺
寸 ６ ０Ｘ１６ ｍ １ ２ ０ ｍ规 格 ５ ５ ０ ２铝 合 金 的合 格 扁 铸 锭 ， 见
的 技 术 方 案 进 行 了 Ｈ ５黄 铜 管 的 生 产 试 验 研 究 ， 过 ６ 通
度相 对较 高 （ 部 区域 高达 ３ ０Ｃ， 局 ０ ￣ 红色 显示 ） 其温 升 ， 是变 形热效 应 和摩擦 生热共 同作 用 的结果 。另外 从
（ 续） 待
（ 上接 第 １ ４页 ） 参 考文献
５５ ０ ２铝 合金 是铝 一镁 系合金 ， 于热 处 理不 可 强 属 化 的铝 合 金 ， 合 金 具 有 良好 的抗 腐 蚀 性 与 可 焊 接 该 性 。５ ５ ０ ２铝 合金 在 熔 铸 过 程 中， 因熔 体 粘 度 较 大 ， 流
动 性不好 ， 熔 铸 过 程 中 易产 生 偏 析 瘤 、 隔 、 裂 、 在 冷 拉
滑乳 液对 其进 行 冷 却 和 润 滑 ， 内表 面 却 无 润 滑 ， 而 故
管坯 与轧 辊 的接 触摩 擦力 相 对 较 小 ， 取剪 切 摩 擦 因子 ｆ ００ ， ＝ ．８ 而管 坯 与 芯棒 和 挡 板 的接 触 摩 擦 力 相 对 较 大 ， 剪切 摩擦 因子 ｆ ０ １ 。 取 ＝ ． ２ （ ） 动条件 的设 置 ３运
将 经粗磨 、 磨 和抛 光 后 的试 样 进 行 腐 蚀 （ 蚀 精 腐
剂 为 ：ｇ 氯化 铁 ＋ １ｍ１ 酸 ＋ｌＯ ｌ 馏水 ） ， ５ 三 ５ 盐 Ｏｍ 蒸 后 在 ４ Ｃ型 金相 显微镜 上观 察样 品铸态 、 管态 的金相 Ｘ 轧
组 织
模 拟 皮 尔格 冷轧 管 的过 程 中 ， 了防 止管 坯沿 轴 为
表 １ ６０ ６ｒ １ Ｘ１ ０ ｍ规格 ５ ５ 铝合金扁铸锭铸造初期工艺参数 ２ ａ ０２
根据 偏 析瘤 产 生 的机 理 ， 想 减小 偏 析瘤 可 以通 要
收 稿 日期 ：０ １ ２— ２ ２ １ —１ ２
作 者 简 介 ： 磊 （ ９ ７一） 男 ， 程 师 ， 要 从 事 铝 加 工 设 备 管 理 蔡 １７ ， 工 主
４ 结 束 语
经反 复 试验 ， 实 践 中摸 索适 合 我厂 铸造 机 的 铝 在
［ ］ 祝堂 ， １王 田荣 璋 《 合 金 及 其 加 工 手 册 》［ 第 三版 中南 工 业 大 学 铝 Ｍ］
出 版社 出 版 ２ ０ ０５
［ ］ 剑 等 《 合 金 熔 炼 与 铸 造 技 术 》［ 第 一 版 冶 金 工 业 出 版 ２唐 铝 Ｍ］
导 向辊 的导 向作 用 ） 。皮尔 格 冷轧 管过 程 是 轧辊 的运 动沿 管坯 轴 向 的直 线 运 动 和 绕其 自身 的 轴 转 动 的复 合运 动 ， 了 实现 运 动 的协 调 ， 文 模 拟 中轧 辊 的 自 为 本 转 速 度 为 ｌ ．９ ６ａ／ ，沿 管 坯 轴 向 的 速 度 为 ０ １ ｒｄ ｓ
图 １ ５５ ０ ２扁 锭 表 面 偏 析 瘤 缺 陷
合现 场其 它几 种 合 金 的浇 铸 过 程 并 请 来 西 南 铝 专 家
指导 ， 厂 结 晶器 的 安 装 和其 器 壁 锥 度 是 没 有 问 题 我
的 ， 以我们 选 择 增 加 冷 却 强 度 ， 却 水 流 量 从 最 开 所 冷
社 ２０ ０９
液 温度 、 铸造 速 度 、 却 水 流 量 和 金 属 液 位 四要 素 的 冷 熔铸 生 产 工 艺 ， 定 符 合 现 场 生 产 条 件 的 ５ ５ 制 ０ ２铝 合 金扁 锭半 连续 铸 造 工 工 艺 ， 形 成 规 程 ， 产 业 化 生 并 使