气滑铸造工艺参数的确定

一、气滑铸造的气压问题1、气滑铸造不同于普通热顶铸造，其主要特征是结晶器内熔体与结晶器壁基本不接触或少接触，二者间靠一层油-气膜隔离。2、因此，铸造气压或压缩空气和润滑油的导入量就成了维持这层油-气膜存在的首要工艺参数，稳定的气压和流量是保证稳定气滑铸造的前提。对空气压力的基本要求是与铝液的静压力相等。3、如果气压过大，就会在铝液上面产生持续的冒泡现象，造成流盘中金属的波动，影响铸锭内部和表面质量；如果气压过小，气滑铸造等同于普通热顶铸造，不足以进入气滑状态，还会造成石墨环的损坏或报废。4、表1示出了气压大小与铸锭表面质量的关系，图2给出了6063合金热帽内熔体高度对应的熔体静压力。表1气滑铸造6063合金，气压大小与铸锭表面质量的关系表2气滑铸造6063合金热帽内熔体高度对应的熔体静压力5、不同规格直径的圆棒所要求的气压和气流量实例介绍不同规格直径的圆棒所要求的气压和气流量是不同的，例如：（1）中乎实业使用Wagstaff气滑结晶器试制6063合金∅178mm的圆棒时，其铸造开始气压只需要7bar左右即可，而在生产6063合金∅305mm的圆棒时，其铸造开始气压必须保持到8bar方可满足需要。（2）苏州有色金属研究院有限公司在自制的气滑铸造机上以160~180mm/min的铸造速度试制2024合金中127mm铸锭时，认为0.4MPa（4bar）气压比较合适，而导油量应小于0.1mL/min。（3）贵州铝厂采用德国VAW公司的气幕结晶器生产铝合金圆铸锭时，气体压力只有15.5mbar。（4）东北轻合金有限责任公司在自制的气幕结晶器试制2系和5系铝合金铸锭时，采用的气体压力是0.1MPa(1bar)。显然，热顶内液面高度不同、所使用的结晶器类型不同、作为透气材料的石墨材质和厚度不同、铸锭规格不同等，都会影响到气压值的确定。注：1bar＝105Pa二、其他注意事项1、图1是生产6063合金圆铸锭，形成良好铸锭表面时所需的气、油导入量与铸锭规格的关系。而图2则表示了不同直径的6063合金圆铸锭获得良好铸锭表面的空气导入量与热顶高度的关系。这里，应该特别指出，压缩空气应该干燥，一是出于安全考虑，二是防止熔体吸气造渣。还应防止结晶器漏气。图1气滑铸造6063圆铸锭形成良好铸锭表面的气、油导入量与铸锭规格的关系

图2不同直径的6063合金圆铸锭获得良好铸锭表面的空气导入量与热顶高度的关系2、由于每一个结晶器石墨环的通气性和渗透性并不完全一样，为了使每个结晶器的通气流量都保持一致，必须在铸造前通过流量计校正，保证所有结晶器的气流量均匀。3、在目前气滑铸造实际使用的规格范围内(∅≤400mm)，结晶器有效高度为20~40mm，小规格圆锭取低值，大规格圆锭取高值。4、做了晶粒细化处理后的6063铝合金理想铸造温度是695~705℃，随铸棒直径增大可适当增大，流盘过大造成热冷端温差过大时也可适当提高。经验表明，如果流盘冷端铝液温度低于675℃，很难进入气滑铸造。5、铸造速度是气滑铸造的又一重要参数，在保证铸锭不产生裂纹和具有良好表面质量的前提下，气滑铸造的铸造速度约可比同合金同规格的普通DC铸造速度快25%。这是因为最短结晶器的使用，使铸锭液穴变得矮浅而平坦，冷却强度提高，结晶细小而致密，既增大了合金抵抗热应力的能力，又使铸锭产生的热应力降低。6、随着铸棒直径的增大，铸造速度降低。7、冷却水量也是气滑铸造的重要参数，一般而言，气滑铸造实际耗水量要比同合金同规格普通热顶铸造高出约20%。虽然Wagstaff气滑铸造一般采用双排孔冷却，比单排孔有降低水耗量的特点，但气滑铸造速度快，单位时间需要冷却的金属量大，故冷却水量要大。8、明确指出的是，二次冷却水必须以稳定压力均匀地喷射到铸锭的表面，防止个别水孔堵塞而造成冷却不均所引起的裂纹和表面缺陷。9、不论热顶铸造还是气滑铸造，其目的都不单是为了得到表面光滑的铸锭