铝合金气膜连铸技术研究

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1、上海交通大学博士学位论文面加工一定宽度的环形槽，且石墨环与水冷壁采用过盈配合，环形槽形成了封闭的坏形通道，气体和润滑油填充各自的环形通道并渗透石墨环，在五墨环内表面形成了环形气膜，既保证了水冷壁与石墨环接触热阻不大于0．042K／W，又获得了形成气膜的结构条件。实验表明，石墨环与水冷壁结合面漏气和气体在环形通道内流动的压力损失都使得气膜不均匀，透过改进结晶器结构和石墨环安装工艺防止了气体在结晶器内的泄漏和获得了环形通道内气体压力的均衡，成功获褥了均匀气膜。渗透石墨环的气体流量随时间波动，其波动幅度随祗墨环空隙率增加而增大，润滑油

2、减少了渗透石墨环的气体流量及其波动幅度；润滑油压力高予气体压力，气体流量下降；反之，润滑油流量下降；润滑油压力和气体压力保持一致才能满足工艺要求。在气体压力和润滑油压力一致的情况下，实验获得的结晶器气体流量和润滑油流量与压力的关系式分别为：纯一3．43P2—0．0223L．minq．cm"1纯一0．0769P2—0．00387ml。min"1．em"1实验结果表明，气体压力大于0．35MPa，结晶器传热稳定；气体压力小于O．25MPa，结晶器传热随气体压力增加而减少；气体压力在0．35—0．45MPa为稳定气膜的形成条件。对气膜

3、内气体传热和气膜形成条件的研究表明，形成均匀气膜的气膜内气体压力介子力”g和力。g+吼7矗之闻，石墨环高度应满足：h≤吼／(dgp)+a沿铸造速度方向气膜内气体压力逐渐减小，金属液体静压力逐渐增大，气膜厚度逐渐减少，气膜传热强度逐渐增大；气膜内局部不稳定的气体流动引起气膜局部的传热强度变化是气膜铸锭表面周向皱褶周期出现的原因。对气膜连铸结晶器内金属凝固特性的研究分别获得铸锭凝固壳厚度和临界凝固壳厚度数学模型：毒：亟塑'Ah’p,uf*=竺：堡：：!、G七吣h’在结晶器结构和工艺参数不变的条件下，铸造速度与凝固壳厚度的乘积为常数，

4、铸造速度增加，凝固壳厚度相应减少；观察表明，铸造速度小于临界凝一II—摘要固壳厚度对应的铸造速度时，提高铸造速度，铸锭的表面质量更高。而铸造速度波动造成铸锭表面质量严重下降。进一步分析发现，铸锭直径改变时，铸造速度必须满足下列条件：胁≤岩·矿I。铸锭直径增加，铸造速度应相应减少；结晶器内液体金属高度增加，铸锭直径和铸造速度的乘积减少，相同直径铸锭的铸造速度减小。实验分析了二次冷却区铸锭内温度分布、液穴深度、裂纹倾向、组织与二次冷却水流量和温度的关系，结果表明，铸锭内液穴深度随冷却水流量的增加而减小，随冷却水温度的升高而增加；而液

5、穴深度增加，中心裂纹出现的机率增大，液穴深度超过48mm，直径125mm的铸锭出现了中心裂纹。气膜连铸铸锭的组织为等轴晶，表面组织比铸锭中心组织细小。关键词：连铸，铝合金，气膜，结晶器，石墨环．羹海交蘧大学博±学位论文ASTUDYoFAIRCUSH薹oNCASTINGoFALUMINIUMINGoTABSTRACTTheaircushioncastingofaluminumingot(AirSliporAirsolVeil)ischaracterizedastheuniformairfilmbetweenthemoldandth

6、emetalliquid．Theairfilmreducesthemoldheattransferandthefrictionbetweenthemoldandsolidificationshell，consequentlydecreasesthesurfacesegregationthicknessandavoidssurfacetearsandcoldshutsetc．Atthesametime，duetodecreasingthemoldheattransfer,thecoolingintensityofwaterenha

7、ncesrelativelyanddecreasestheincurvatedegreesofmeniscusandthesumpdepth，thegraindimensionandthesecondarydendritealTnsarereducedandthehomogeneousmicrostructuresisobtained，SOtheheatstressofthesolidificationandthetendencyofcrackinbilletaledepressed。弧e鑫ircushiontechniquen

8、otonlyimprovesthebilletsurface，butalsotheinnerquality．ItiSofimportantrealisticmeaningforpromotingAIalloycontinuouscastingtechnology