无氧铜水平连铸液穴深度与浇注温度关系研究

在连续铸造过程中,铸坯液穴深度受冷却水量、拉坯速度及浇注温度等工艺参数的影响,掌握其影响规律对提高铸坯质量有显著帮助。本文通过ProCAST软件对100 mm×10 mm规格无氧铜方形铸坯的水平连铸进行研究,探究液穴深度与浇注温度之间关系。分析结果表明:浇注温度对液穴深度有一定影响;提高浇注温度可以使液穴深度加大,增大铸型温度,从而减小铸坯的温度梯度,降低其热应力;无氧铜水平连铸液穴深度与浇注温度呈线性关系,浇注温度越高,液穴深度越大。     

矩形断面铜包铝复合材料的水平连铸直接复合成形

制备断面尺寸为50 mm×30 mm、铜包覆层厚度为3 mm的矩形断面铜包铝复合材料,研究结晶器长度、拉坯速度、芯管长度和一次冷却水流量对矩形断面铜包铝复合材料水平连铸直接复合成形过程的影响。结果表明:当连铸结晶器长度为150 mm、芯管长度为125 mm时,较为合理的拉坯速度范围为75~90 mm/min;当拉坯速度过慢时,铝液的填充不连续,导致芯部铝的收缩或冷隔等缺陷;当拉坯速度过快时,铜铝界面反应严重;当拉坯速度为75 mm/min时,合理的一次冷却水流量为700 L/h,一次冷却水流量大于1 000 L/h导致铝液填充不连续,一次冷却水流量小于400 L/h则导致铜铝界面反应加剧。通过检测芯管出口位置处的石墨内衬温度变化可有效监控铝液的填充行为以及连铸过程的稳定性。     

水平连铸BFe30-1-1白铜管坯凝固过程的数值模拟

根据空心管坯的凝固传热特点建立了空心管坯水平连铸数值计算模型,采用ANSYS软件计算了水平连铸过程中浇注温度、冷却强度及拉坯速度对BFe30-1-1白铜合金管坯糊状区宽度和液穴深度的影响。结果表明,浇注温度、拉坯速度和冷却强度均对管坯液穴深度和糊状区宽度有重要影响,而浇注温度则对糊状区宽度影响不大。在此基础上采用试验的方法制备了表面光滑、无裂纹缺陷的空心BFe30-1-1白铜管坯。     

上引连铸铜镁合金杆温度场模拟研究

建立了上引连铸铜镁合金杆温度场模型,对上引连铸铜镁合金杆的温度场进行了模拟,考察了浇注温度、上引速度以及顶杆温度对铜镁合金杆温度场的影响,确定了不同工艺参数下铜镁合金凝固过程的液穴深度。结果表明,在浇注温度为1 160℃,液穴深度随顶杆温度的增加而增加,且上引速度越快,影响越大。当浇注温度为1 185℃时,上引速度和浇注温度对液穴深度的影响相对减小。随着浇注温度的增加,液穴深度增加。实际生产中应尽量减少保温炉液面波动,以减少铜镁合金杆中缩孔的形成。     

高速钢复合轧辊连铸复合过程温度场的数值模拟Ⅱ.铜结晶器法

以Fluent 6.3为计算平台,采用数值模拟的方法研究了铜结晶器下浇注温度和拉坯速度等参数对高速钢复合轧辊连铸坯内温度分布的影响,探求了适宜的连铸工艺条件,在此基础上进行了拉坯实验.结果表明,拉坯速度和浇注温度是决定铜结晶器下辊坯能否顺利拉出和界面结合质量好坏的两个重要参数.提高浇注温度和增大拉坯速度都利于实现两种金...     

液穴对功率超声半连续铸造铝锭性能的影响

在铝合金半连续铸造过程中,由于冷却速率不同、温度分布不均,易导致液穴的产生。通过对液穴深度的测量,并截取铝合金铸锭某一位置1/4截面进行金相组织观察,分析了液穴对功率超声铝合金铸锭性能的影响。结果发现,液穴深度越深,功率超声作用越容易被削弱,液穴对功率超声作用后的铝液有静置保温作用。小坩埚试验证明静置保温时间越长,功率超声作用效果越容易削弱,且液穴深度对铸锭中心的金相组织影响最明显。     

工艺参数对Zn-4.5Cu-0.2Mn-0.3Bi合金水平连铸坯反偏析及凝固组织的影响

研究了锌铜合金在电磁场下水平连铸坯的初生坯壳前沿位置变化规律,考察了铸坯横截面宏观组织、微观组织形貌及合金元素的分布。试验结果表明,坯壳前沿的位置是随着拉坯速度、浇注温度和电流强度的变化而变化的,其中尤以拉坯速度对其的影响最为明显。只有根据电流强度和浇注温度相对应调整拉坯速度才能达到改善组织和偏析的效果。较大的电流和拉坯速度促使坯壳前沿后移。当液-固界面位于冷却水套和搅拌器的交界处时,反偏析得到有效抑制。电磁场消除了普通水平连铸坯横截面组织不均匀、最后凝固点上移的现象。搅拌后上边缘和心部深灰色树枝状的富铜相并没有完全消失,只是尺寸略微变大,但边部和心部组织差异很小。当拉坯速度3 m/h、电流100 A时,边部和心部组织最为均匀细小,其他电流和频率时组织变化不大。Ti没有起到细化作用和抑制反偏析作用,反而使得液体变得粘稠,流动性变差。     

双流浇注连续铸造过程浓度分布数值模拟

本文初步建立了双流浇注连续铸造圆柱坯的浓度分布数值模拟的数学模型,分析了不同工艺参数下的浓度场分布特征,包括拉坯速度、内导管插入深度和内浇包温度.并比较了内浇包熔体含量的模拟结果与铸坯横截面上Cu含量的试验结果,两者基本吻合.     

拉速对紫铜水平连铸坯凝固行为及组织场影响规律研究

水平连铸是生产铜板带坯的常用方法，探索工艺参数变化对铸坯质量的影响规律十分重要。采用数值模拟的方法分析了水平连铸拉速变化对结晶器内温度场、液穴深度、冷却速率等的影响规律，并结合工艺试验揭示了拉速变化对铸坯组织的影响机理。结果表明，随着铸坯拉速的不断提高，结晶器内的液穴深度持续增加，铸坯表面和芯部沿牵引方向的冷却速率均逐渐降低，且二者的冷却速率差值逐渐减小，当拉速为149 mm/min时，二者冷却速率达到相同；随着铸坯拉速的不断提高，铸坯截面上晶粒生长方向与牵引方向的夹角θ逐渐增大，晶粒生长距离缩短，铸坯表面上晶粒数目增加，平均晶粒直径从1.96 mm逐渐减小到1.05 mm，整体组织均匀性明显提高。     

非晶合金板材水平连铸的数值模拟与参数优化

采用ProCAST软件对非晶合金Zr_(48)Cu_(36)Al_8Ag_8板材的水平连铸过程进行温度场模拟,基于自主研发的水平连铸设备,并采用正交试验法分析了不同工艺参数对凝固过程各因素的影响。结果表明,影响凝固前沿形状的因素顺序为:拉坯速度浇注温度拉坯起始位置;影响凝固前沿平衡状态及板坯中非晶合金含量的因素顺序为:拉坯速度拉坯起始位置浇注温度。最优工艺参数组合是拉坯速度为4mm/s,浇注温度为1 080℃,拉坯起始位置为结晶器入口14mm处。     

Interfacial phase formation of Al-Cu bimetal by solid-liquid casting method

The solid-liquid method was used to prepare the continuous casting of copper cladding aluminium by liquid aluminum alloy and solid copper, and the interfacial phase formation of Al-Cu bimetal at different pouring temperatures (700, 750, 800 ℃) was investigated by means of metallograph, scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive spectrometry (EDS) methods. The results showed that the pouring temperature of aluminum melt had an important influence on the element diffusion of Cu from the solid Cu to Al alloy melt and the reactions between Al and Cu, as well as the morphology of the Al-Cu interface. When the pouring temperature was 800 oC, there were abundant Al-Cu intermetallic compounds (IMCs) near the interface. However, a lower pouring temperature (700 ℃) resulted in the formation of cavities which was detrimental to the bonding and mechanical properties. Under the conditions in this study, the good metallurgical bonding of Al-Cu was achieved at a pouring temperature of 750 ℃.     

水平连铸直接复合成形铜包铝复合材料的组织与性能

研究了水平连铸直接复合成形铜包铝棒材的制备工艺和组织性能及退火处理对界面层塑性的影响。结果表明,采用水平连铸直接复合成形法在芯管长度L=210mm、铜铸造温度tCu=1230℃、铝铸造温度tAl=770～850℃、一次冷却水流量Q1=600L/h、二次冷却水流量Q2=600～800L/h、平均拉坯速度v=60～87mm/min的可行工艺窗口下能够制备出直径为30mm、铜包覆层厚度为3mm、质量良好的铜包铝复合棒材。在退火温度为530℃、保温时间为50min的工艺条件下,退火处理后可明显改善界面层的塑性。铜包铝复合棒材的抗拉强度和伸长率分别为80～94MPa和18%～31%。     

小方坯高拉速结晶器铜管温度的测量

阐明了小方坯结晶器铜管温度测量试验的方法与过程,通过在铜管内弧、外弧和侧面不同位置埋设的32支热电偶,对浇铸150 mm×150 mm过程中铜管温度进行在线检测,记录了不同工况下铜管温度随浇注时间的变化关系,分析了各种工艺参数对结晶器铜管温度分布的影响。结果表明,生产过程中结晶器铜管温度场是不稳定的,各点温度都在做非周期性、无规律的起伏变动;拉速越快,铜管四面的温度不均匀倾向越大;梅花型铜管各处温度要高于普通铜管,证明其换热效率更高,更适合高拉速的生产。     

铜包铝气压连铸成形工艺

在自制的铜包铝气压连铸成形设备上,成功地连铸出内径为8mm,铜层厚度为2mm的小尺寸铜包铝双金属连铸复合棒坯。复合棒坯连续稳定,表面质量良好。经扫描电镜观察和剪切强度测试,发现铜包覆层厚度均匀,内部铜铝界面形成具有一定厚度的扩散边界,内外层金属实现了有效结合。经过后续拉拔加工,成功制备出外径为0.95mm的铜包铝复合线材,经测试,其退火后的抗拉强度,伸长率和电阻率分别为208.43MPa,13.44%,2.454×10-6Ω·cm。     

双金属滚筒离心铸造

离心铸造时在铁水中加入微量的铋，可以提高滚筒外壳冷硬层的硬度和深度。适当提高铸型的转速，提高预制件的预热温度并增添石棉垫板，确保浇入的金属液的质量，便可获得高质量的双金属铸件。     

电磁铸造Al合金过程中液穴及微观组织的研究

对CREM法半连铸7075铝合金过程中，熔体弯月面形状、微观组织结构、溶质元素分布随磁场强度及磁场频率的变化规律进行了试验研究。结果表明：随着磁场强度的增大及磁场频率的减小，初凝壳形成位置点降低，液穴深度变浅，溶质元素晶内含量显著增加，固溶程度和硬度得到提高，相应地，铸锭中近球形组织增加，蔷薇形组织减少，整体组织变得更加细小和均匀。     

铜包铝气压充芯连铸设备的研发

为了研制小直径铜包铝复合连铸坯,设计和制造了适用于铜包铝气压充芯连铸工艺的设备.在同一轴线上采用上、下两个加热炉,内衬石墨坩埚,分别加热芯部金属铝和外层金属铜.连铸时利用氮气施压,先形成外层铜管,内层金属铝液通过充芯管充填到外层铜管里并冷却凝固,通过热量和元素的扩散,实现冶金结合.利用该设备,成功地连铸出外径为12 m...     

热型连铸保温炉流场与温度场模拟及其结构优化

利用CFD软件FLUENT对自制横引式一股四流单晶铜热型连铸保温炉结构进行数值模拟,并提出优化方案。结果表明,现用保温炉的四流连铸出流口单边等距位置结构分布不合理,进流口铜液对靠近进流口位置的1号、3号出流口铜液扰动较大;温度场分布不均匀,进出流口最大温差近5K,且出流口1号、3号与2号、4号存在较大温差。采用双边对称、不等距结构,即进流口与1号、3号出流口距离增大到198mm的方案,炉膛内铜液的流动分布表现合理,各出流口温度几乎一致。     

K4169合金离心铸管工艺模拟及试制研究

采用ProCAST软件对K4169合金的离心铸造工艺进行了模拟研究。通过分析浇注速度、铸型转速、浇注温度及铸型温度对离心铸管充型及凝固行为的影响,获得了外径56 mm/内径38 mm的K4169合金离心铸管最佳制备工艺参数。在此工艺参数条件下,K4169合金离心铸管可实现连续稳定充型,离心铸管壁厚差为0.2 mm,内表面疏松比例小于3%,且柱状晶平均宽度为1.7 mm。结合模拟结果对K4169合金离心铸管进行试制,所制备的离心铸管显微组织中柱状晶占比80%,且晶粒组织细小,因而离心铸管具有优异的高温塑性。