提高熔体质量防止铸锭裂纹

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1、．212．2008年全国铝合金熔铸技术交流会文集提高熔体质量防止铸锭裂纹彭学仕【东北轻合金：I}ju-v厂。黑龙江哈尔滨150060)摘要：本文从确保化学成分的准确性和均匀性，防止熔体过热，避免熔体停滞时间过长，降低熔体的含气量，减少熔体夹杂物含量，添加适量晶粒细化剂和避免使用品位过高的原材料等七个方面，将理论和实践相结合，阐述了诸因素对铸锭裂纹倾向的影响。在直接水冷连续铸造时，几乎所有的变形铝合金铸锭都出现不同程度的裂纹倾向。铸锭裂纹是熔铸生产中的主要废品。为防止铸锭裂纹，从多年来积累的经验认为，主要措施有：(1)控制化学成分，包括

2、主要成分、杂质含量及其相互比例，是防止铸锭裂纹的主要手段。(2)调整铸造应力，包括减少铸造应力，均匀分布铸造应力，防止应力集中，减少淬火应力等等，是防止铸锭裂纹的重要方法。(3)合理的工艺装备，包括水冷系统的冷却均匀性等，是防止铸锭裂纹的必要条件。实践证明，浇注前的熔体质量，也是影响铸锭裂纹不可忽视的因素。熔体质量包括的内容很多，有化学成分控制的准确性和均匀性，熔体的过热温度和液态下的保持时间，浇注前熔体中的含气、含渣量，晶粒细化剂的失效程度等等。本文总结了多年工业生产的实践经验，就熔体质量对铸锭裂纹的影响做一些粗浅的讨论。l确保成分

3、控制的准确性和均匀性前已述及，化学成分控制的准确性和均匀性，是防止铸锭裂纹的主要手段。控制化学成分的目的，在于缩小固．液区温度区间，提高固一液区塑性，增强合金的补缩能力和焊合能力。变形铝合金的系列很多，每个系列中又有多种合金牌号。就变形铝合金整体而言，控制化学成分的内容包括：(1)控制杂质Fe、Si间的相互比例；(2)限制杂质Fe、Si、zn的含量；(3)抑制元素Na的脆性；(4)调整主要成分含量及相互关系；(5)向浇注前的熔体中添加晶粒细化剂。关于控制化学成分的有关问题，作者已在本刊(1986年第9期)作过专门论述，故在此从略。为使

4、控制化学成分的手段能达到预期目的，需从熔体质量方面强调它的准确性和均匀性，为此要求：(1)在熔体浇注前作炉前快速分析。为使炉前分析结果可靠，在取样前需认真搅拌熔体，取样勺应进行糊制或涂料，避免采用冷模取样以降低偏析程度，提高分析精度以减少分析误差。(2)认真进行炉前成分调整。炉前快速分析结果，在大多数情况下都不完全符合要求，需要进行成分调整。为使成分调整准确，需要掌握炉内料量，所选用中间合金等原料需有准确的化学成分，并要求对成分调整认真计算。(3)在导炉前需彻底搅拌熔体。成分调整后，熔炼工序基本结束，就可将熔体导人静置炉中进行精炼。实

5、践证明，导炉前彻底搅拌熔体，是保证化学成分准确性和均匀性的重要环节。(4)避免长时间静置熔体。熔体在静置过程中可发生以下情况：a．比重较大的元素如zn、Cu等易发生比重偏析。b．易烧损元素如IⅥg可发生氧化烧损。因此，为保证化学成分的准确性和均匀性，需避免熔体在浇注前长时间静置。2008年全国铝合金熔铸技术交流会文集2防止熔体过热铝合金在熔炼时，为使配入的合金组元溶解充分，为减少熔炼过程的吸气和氧化，通常都规定有熔炼温度范围。熔炼时熔体温度超过允许温度的上限，即称之为“过热”。实践证明，熔体温度过热不仅可使吸气和氧化量增加，还增大铸锭

6、的裂纹倾向。以灿一Zn—Mg-Cu系I￡4合金为例，熔体过热温度高，可使铸锭中形成柱状晶组织，同时使合金固．液区的塑性下瀑降(图1)，从而使裂纹倾向增加。”合金熔炼时，熔体的过热倾向和程度与熔炼设备，可燃气体种类等因素有关。以低热值发生炉煤气为燃料的反射炉和电阻反射炉为例，在炉料熔化过程中不进行搅拌条件下，熔化终了时溶体的上下温差有表1的实验结果。为防止熔体过热，应采取以下措施：(1)火焰炉熔炼时应制定合理的燃烧制度，在炉料软化下塌后，应适量减少可燃气体流量。图lI上4合金熔体过热温度对结晶组织、固．液区塑性的影响1．熔体过热到820

7、。C，柱状晶；2．熔体过热到7209(2．等轴晶(2)待炉料未完全熔化时应注意搅拌熔体。搅拌的方式有电碰搅拌、机械搅拌和人工搅拌等。这一措施不仅有利于防止熔体过热，还可以加速炉料的熔化过程。表1熔化终了时熔体的上下温差3避免熔体停滞时间过长金属在完全熔化后，若停滞时间过长而未能进行铸造，也可增加铸锭的裂纹倾向，以A1．Mg-Si．Cu系系LD5系合金小型试验的结果为例，熔体停滞时间增长，不仅使晶粒粗化，还使合金固．液区的塑性降低(图2)，因而使铸锭的裂纹增加。(1)在炉中停留20分钟，细晶；(2)在炉中停留lO小时，粗晶。为了避免熔体

8、的停滞时间过长，生产中应采取以下措施：(1)在配备熔铸车间的设备时，应做到铸造设备的生产率高于熔炼设备的生产率。图2LD5合金液态停留时间对结晶组织和固一液区塑性的影响⋯(2)加强生产调度，当熔炼后的金属预计不能及时铸造