液態(tài)金屬立式連續(xù)鑄錠-鑄坯的凝固實(shí)驗(yàn)顯微鏡
。石墨的熱擴(kuò)散率比銅和鋁小得多,其傳熱系數(shù)更小。因此,采用
石墨做結(jié)晶器壁時,結(jié)晶器的激冷效果差得多,特別是在被鑄金屬
的熔點(diǎn)較高的情況下,激冷效果會更差些。石墨晶體多屬六方晶系
,由于層狀結(jié)構(gòu)的影響,性能的異向性明顯;平行于層狀結(jié)構(gòu)的傳
熱系數(shù)大于垂直于層狀結(jié)構(gòu)時,其熱擴(kuò)散率可與鋁相近。
冷卻水對結(jié)晶器激冷效果的影響
在目前的生產(chǎn)條件下,連續(xù)鑄錠過程中通常都是采用水作為冷
卻介質(zhì)。經(jīng)結(jié)晶器壁傳遞的熱量,通過冷卻水與之交換把熱量帶走
。銅質(zhì)結(jié)晶器壁的熱阻值小于水與結(jié)晶器壁之間熱交換的熱阻值。
因此,冷卻水對結(jié)晶器的激冷效果有著明顯的影響。
液態(tài)金屬靜壓力的作用
在立式連續(xù)鑄錠過程中,液態(tài)金屬靜壓力隨著鑄錠下降而逐漸
增大,由零變至鑄錠完全凝固時達(dá)到最大。在水平連鑄過程中,沿
鑄錠長度上具有等值性特點(diǎn);只要中間包內(nèi)的液位一定,液態(tài)金屬
靜壓力值不變。因此,由于液態(tài)金屬靜壓力與金屬凝固收縮力的相
持作用,在立式連鑄時,結(jié)晶器壁內(nèi)表面的溫度沿長度上的變化呈
弧形,由最小變到最大,再變??;在水平連鑄時,結(jié)晶器入口處的
表面溫度最高,沿結(jié)晶器長度上溫度漸次降低。
在連續(xù)鑄錠過程中,凝固殼與結(jié)晶器壁之間接觸的正壓力主要
源于液態(tài)金屬靜壓力。特別在水平連鑄過程中,液相穴頂部主要受
靜壓力的作用。當(dāng)中間包內(nèi)金屬液面的高度很大時,凝固殼與結(jié)晶
器壁之間正壓力較高,摩擦力增大;甚至液態(tài)金屬有時候會鉆到鑄
坯與結(jié)晶器壁之間的空隙中,形成二次充型,凝固成焊瘤;金屬液
面高度越大,鑄錠表面上生成的焊瘤就越大。特別是在鑄錠的上表
面,往往會出現(xiàn)魚鱗狀缺陷。在水平連鑄鋼錠時,焊瘤長度達(dá)到50
mm,厚1~2.5 mm,在個別段落上,整個空隙內(nèi)部充滿了金屬。當(dāng)
中間包內(nèi)金屬液面至結(jié)晶器中心線的高度為100 mm時,連鑄過程是
穩(wěn)定的,而且鑄錠表面上幾乎沒有焊瘤。當(dāng)液面高度為200~300 m
m或更高些時,無法取得穩(wěn)定的澆鑄過程,這就給拉坯帶來了很大
的困難。如果拉坯機(jī)構(gòu)的牽引力不夠,鑄坯或引錠會在牽引輥內(nèi)打
滑,使拉坯過程終止;于是鑄坯的凝固界面迅速向中間包方向移動
,破壞了連鑄過程的穩(wěn)定性。如果拉坯機(jī)構(gòu)的牽引力足夠,由于焊
瘤妨礙拉坯,迫使凝固殼產(chǎn)生塑性變形,以致斷裂,破壞連鑄過程
的穩(wěn)定性。
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