铸造工艺参数铸锭质量影响
1冷速度铸锭质量影响
冷速度指铸锭降温速度称冷强度单位时间降温度表示常单位℃s实际生产中单位便控制定条件种工具工艺条件预先确定生产现场采冷水压冷水流量作冷速度度量连续铸造程中铸锭点时刻冷速度点时刻冷速度变化
(1)冷速度铸锭组织影响
直接水冷半连续铸造时着冷强度增加铸锭结晶速度提高熔体中溶质元素扩散冷度增加晶核增晶粒细时渡带尺寸缩铸锭致密度提高减疏松倾外提高冷速度细化次晶化合物尺寸减区域偏析程度
铸模导热条件显著影响铸锭组织重素尤边缘部位组织图1示出扁铸锭中枝晶网尺寸分布情况：A铸模中金属水高情况B铸模中金属水低情况C电磁铸造金属铸模接触完全喷射铸锭水流热量带走
图1 水铸造电磁铸造扁锭中IPP分布情况
(2)冷速度铸锭力学性影响冷速度决定铸锭力学性基素通常冷速度增铸锭均力学性提高冷速度种作面两原引起：冷速度增铸锭结晶速度提高晶结构细化二冷速度增铸锭渡带尺寸缩铸锭致密度提高外提高冷速度细化次晶化合物尺寸减区域偏析程度
合金成分冷速度铸锭力学性影响程度样变形铝合金言致分四基类型：第类温度(室温熔点)均呈单相合金种牌号高纯铝工业纯铝5A667A01等合金铸态力学性冷速度关系太强烈冷速度仅消破坏金属连续性缺陷(疏松气孔)极限速度前影响(见图2a)第二类铸态呈相固溶热处理变成固溶体合金5A125A13等种合金铸态性冷速度关系十分明显固溶热处理种关系变明显种合金低冷速度铸造热处理达高力学性（见图2b）然合金中存较铁硅杂质时生成溶解化合物合金冷速度关系变敏感第三类铸态呈相热处理变成单相合金种合金中含第二相溶第二相数量超溶解度极限时含溶溶第二相合金绝数工业变形铝合金属类合金铸态力学性冷速度关系明显冷速度增铸锭致密度提高晶粒部晶粒边界分布脆性化合物相愈细性急剧提高(见图2c)第四类铸态呈相中基溶第二相化合物存40044A174047等合金铸态力学性冷速度明显关系热处理性基变（见图2d）
a b c d
铸造热处理状态 铸造状态
图2 合金机械性冷速度关系
a第类合金b第二类合金c第三类合金d第四类合金
(3)冷速度铸锭裂纹倾性影响冷速度提高铸锭中温度梯度增铸锭部处步收缩热应力值相应提高铸锭裂纹倾性增连续铸造时铸锭周边冷均匀程度产生裂纹重素局部供水足导致冷速度差凝壳厚度变化铸锭裂纹倾性急剧提高种情况面冷速度致扁铸锭表现尤明显
(4)冷速度铸锭表面质量影响通常采普通结晶器铸造速度较慢情况提高冷速度会铸锭表面产生冷隔倾性增铸锭表面产生偏析浮出物拉裂倾性降低
2铸造速度铸锭质量影响
铸造速度指铸锭相结晶器运动速度常mm／minm／h表示连续铸造程中铸锭结晶器中拉出速度正常铸造阶段变开头结尾时铸造程中液面波动影响实际铸造速度致
(1)铸造速度铸造组织影响
定范围着铸造速度提高铸锭晶结构细高铸造速度会液穴变深(h液穴kV铸)渡带尺寸变宽结晶组织粗化结晶时补缩条件恶化增中心疏松倾时铸锭区域偏析加剧合金组织成分均匀性增加
(2)铸造速度铸锭力学性影响铸造速度铸锭力学性影响取决铸锭结晶速度渡带尺寸影响综合结果般规律：铸造速度提高铸锭均力学性具极值曲线变化(见图3)性铸锭截面分布均匀程度增
结晶速度渡带尺寸决定相合金固溶体类型结晶合金力学性素铸造速度提高铸锭均结晶速度增晶结构细化铸锭均力学性提高更高铸造速度液穴变深渡带尺寸增加铸锭致密度降低铸锭均力学性开始降提高铸造速度时铸锭中心疏松程度增化学成分区域偏析增结果性铸锭截面分布变更均匀
a)直径280mm铸锭 b)5A06合金ф405铸锭
图3 铸锭均力学性铸造速度关系
(3)铸造速度铸锭裂纹倾性影响般情况提高铸造速度时铸锭形成冷裂纹倾性降低形成热裂纹倾增加提高铸造速度铸锭中已凝固部分温度提高合金温度提高时塑性显著增加果铸造速度提高铸锭凝固层拉伸变形发生具足够塑性温度区间(高200～300℃)铸锭会发生冷裂纹着铸造速度提高铸锭中渡带尺寸增加形成热裂纹脆性区尺寸增熔体焊合裂纹力降低区域偏析引起铸锭化学成分均匀性增加时铸造速度提高铸锭层冷速度差更导致拉伸变形量增铸锭形成热裂纹倾增
热裂纹冷裂纹区分严格加热裂纹冷裂纹形成促进作分析铸造速度铸锭裂纹倾性影响时应该特注意种形状铸锭中类型裂纹产生机理具体原关系述规律性复杂
扁铸锭提高铸造速度形成侧面裂纹倾性降低形成表面裂纹倾性增加圆铸锭提高铸造速度形成表面裂纹倾性降低形成中心裂纹倾性增加
(4)铸造速度铸锭表面质量影响铸造速度提高液穴加深凝壳变薄铸锭表面形成偏析浮出物倾增时带偏析浮出物较薄凝壳熔体静压力作发生变形运动中结晶器壁产生摩擦趋势增铸锭表面产生拉痕拉裂倾增然提高铸造速度时铸锭表面温度升高形成冷隔倾性降低
铸锭铸造速度般应述原进行调控
保证铸锭质量符合技术条件(包括成品率)前提采高铸造速度发挥铸造机生产力
（1）扁铸锭铸造速度选择首先应保证铸锭没裂纹般原：
1）没冷裂纹倾软合金铸锭宽厚增应降低铸造速度
2）冷裂纹倾较硬合金铸锭宽厚增应提高铸造速度
3）铸锭厚度宽厚定条件热裂纹倾性较合金应降低铸造速度
（2）直径圆铸锭裂纹倾性渡带绝尺寸保证铸锭具良表面质量条件选择较高铸造速度反截面圆铸锭应该采较低铸造速度般原：
1）种合金铸锭直径愈铸造速度愈低
2）铸锭直径相时铸造速度软合金（工业纯铝3A215A02等）→6000系合金（606360616A02等）→高镁合金（5A055A065056等）→高成分2000系合金（2A112A122B11等）→高成分7000系合金（70757A047A09等）次序递减
3）2A11合金圆铸锭列规律调控铸造速度：
①均力学性关系普通结晶器时适宜铸造速度关系式
U铸·D2m2h似确定式中U铸铸造速度m／hD铸锭直径m
②保证性铸锭截面具较均匀分布铸造速度U铸·D16～17m2h确定
③铸锭直径结晶器高度180mm时调整合金化学成分铸造速度关系式U铸·D1m2h确定铸造速度稍低—点避免铸锭中心层结晶区间里出现拉应力避免热裂纹出现
（3）空心圆铸锭合金外径相条件铸造速度壁厚增加提高合金径相条件铸造速度壁厚增加降低条件相时软合金空心圆铸锭铸造速度约具相外径实心圆铸锭高30％硬合金空心圆铸锭铸造速度约相外径实心圆铸锭高50～100
（4）热顶铸造气幕铸造电磁铸造时条件相时分普通铸造铸造速度约高10～2015～2520～30
应指出：铸造速度调控合金化学成分关系极种合金工艺参数变条件调整合金化学成分提高保证铸锭产生裂纹允许铸造速度(见表1表2)生产条件种合金铸锭较适宜铸造速度参见章第五节连续铸锭工艺
表1 2A12合金圆铸锭铸造速度合金中硅锌含量关系
元素含量
铸锭直径（mm）铸造速度m·h1
硅
锌
160
190
280
310
360
430
540
675
720
010
006
29
19
9
68
47
33
18
13
11
020
012
17
118
53
43
28
19
11
030
020
118
82
40
28
19
13
035
020
10
68
30
24
16
11
050
030
86
60
26
20
14
表2 7A04合金圆铸锭铸造速度合金中硅含量关系
硅含量
铸锭直径（mm）铸造速度m·h1
160
190
280
310
360
430
540
675
720
006
100
71
40
30
24
17
13
09
08
012
86
60
34
28
20
15
12
025
68
53
28
23
17
12
09
045
60
46
22
18
13
3铸造温度铸锭质量影响
铸造温度通常指铸造程中静置炉熔体温度液流转注程中热量散失进入结晶器熔体实际温度转注路程长短保温加热措施坏气温高低通常约铸造温度低5～10℃现铸造温度确切含义应进入结晶器时熔体温度
(1)铸造温度铸锭组织影响
提高铸造温度铸锭晶粒粗化趋势增加定范围提高铸造温度铸锭液穴变深结晶前温度梯度变陡结晶时冷速度晶结构细化时形成柱状晶羽毛晶倾增提高铸造温度会液穴中悬浮晶尺寸缩形成次晶化合物倾变低排气补缩条件改善致密度提高降低铸造温度熔体黏度增加补缩条件变坏疏松氧化膜缺陷增
(2)铸造温度铸锭力学性影响铸造温度影响铸锭性活跃素铸锭力学性影响取决列素综合结果：
1）提高铸造温度铸锭晶粒度粗化趋势引起铸态力学性降低
2）提高铸造温度结晶前温度梯度变陡结晶时冷速度增细化晶结构引起铸态力学性提高时铸锭形成柱状晶羽毛晶趋势增提高铸态力学性总水前提铸锭横性差增
3）提高铸造温度铸锭液穴中悬浮晶区尺寸缩形成次晶化合物倾性降低排气补缩条件改善铸锭致密度提高铸态力学性提高
综述认：定范围提高铸造温度硬合金铸锭铸态力学性相应提高(见图4)软合金铸锭铸态力学性晶粒度关系敏感降趋势
图4 直径280mm2A12合金铸锭力学性
铸造温度1800℃2700℃3700℃搅拌液穴熔体
(3)铸造温度铸锭裂纹倾性影响条件变时提高铸造温度通常铸锭裂纹倾性增提高铸造温度铸锭晶粒变粗合金热脆性提高时液穴加深提高结晶器出口处铸锭表面温度减凝壳厚度
(4)铸造温度铸锭表面质量影响提高铸造温度铸锭液穴变深凝壳变薄熔体静压力作凝壳结晶器壁摩擦面积增时熔体结晶器壁烧附性增强铸锭拉锭阻力增铸锭表面形成拉痕拉裂倾提高提高铸造温度时凝壳变薄表面氧化物破裂结果铸锭表面形成偏析瘤倾增加果时结晶器较高者二次水冷较弱形成凸起程度较偏析浮出物提高铸造温度铸锭表面形成冷隔倾性降低
调控铸造温度基原：
（1）保证熔体转注程中具充分流动性应视转注距离长短气温情况铸造温度控制合金液相线温度高50～110℃范围
（2)扁铸锭防止裂纹问题出发应选择较低铸造温度通常扁铸锭铸造速度快熔体流量转注程中降温少般控制690～710℃间7A04型合金更低
（3）圆铸锭铸锭裂纹倾性铸造温度关系太敏感转注程中熔体流量般较热量散失时加强铸锭结晶时析气补缩力创造序结晶条件提高铸锭致密度铸造温度偏高选取直径350mm铸锭般控制730～740℃间形成金属间化合物次晶倾较合金控制740～755℃间甚更高直径较圆铸锭结晶速度较快渡带尺寸较铸锭性通常较高铸造温度仅满足流动性形成光晶般控制715～730℃
（4）空心圆铸锭铸造温度参合金相外径实心圆铸锭限选取
4结晶器效高度铸锭质量影响
结晶器效高度指铸锭液态冷凝成型程中结晶器工作面开始接触点结晶器底缘距离说十年连续铸造发展史某种程度断降低结晶器效高度历史普通结晶器矮结晶器热顶气幕结晶器直电磁结晶器结晶器效高度路降直零结晶器效高度铸锭质量重性见斑
(1)结晶器效高度铸锭组织影响
着结晶器效高度降低次冷强度降二次直接冷速度加快溶质元素扩散活性质点晶结构细(见图1)液穴变浅渡带变窄利气体非金属夹杂物浮疏松倾铸锭致密度提高
(2)结晶器效高度铸锭力学性影响
降低结晶器效高度等提早铸锭接受二次直接水冷时间铸锭冷强度增导致两结果：晶结构更细二液穴更坦组织致密性提高铸锭均力学性（强度塑性）提高（见表3）提高结晶器效高度铸锭边缘层首先发生性降低显然结晶面形状渡带尺寸改变关
表3 结晶器高度2A50合金铸锭力学性影响①
铸锭直径mm
结晶器高度mm
铸态性
均匀化性
σb MPa
δ
σb MPa
δ
横
横
横
横
192
102
2490
2430
880
966
2181
2110
1121
1110
158
2247
2140
794
715
2045
2085
1049
814
290
105
2239
2175
633
680
2014
2153
818
918
150
2043
2095
534
573
1980
2020
808
761
350
120
2128
2177
538
589
2008
1991
766
763
180
2035
2103
498
475
1965
1951
787
697
①规格相铸锭矮结晶器采铸造速度高结晶器低5～10mmmin
(3)结晶器效高度铸锭裂纹倾性影响
复杂问题降低结晶器效高度铸锭见水时间普遍提前条件变情况圆铸锭言增冷强度角度液穴底部结晶器收缩趋势结晶器效高度绝值减液穴底部结晶器外伸展趋势果两趋势综合结果前者铸造开始时铸锭表面形成拉应力倾性增产生表面裂纹倾性增果者利消圆铸锭表面裂纹时增圆铸锭产生中心裂纹类型裂纹倾性验表明降低结晶器效高度扁铸锭产生热裂纹倾性增加
(4)结晶器效高度铸锭表面质量影响
降低结晶器效高度等降低铸锭次冷强度结晶器壁单独冷形成凝壳缩短铸锭形成拉痕拉裂倾性降低液穴变更坦铸锭表面形成偏析浮出物倾性降低结晶器效高度降低铸锭冷强度增加样条件相时铸锭形成冷隔（成层）倾性增热顶铸造气幕铸造时通结晶器加热帽解决问题普通铸造时通提高铸造速度铸造温度解决通精确控制液面解决
实际生产条件铸造工具基确定现场采普通结晶器进行立式铸造时通液面控制器结晶器效高度做限调节外情况卧式铸造热顶铸造等调（非更换结晶器）认结晶器高度铸造方法时确定然通调整铸锭见水线位置调整水冷高度结晶器效高度定义符
5显著影响铸锭铸锭质量素结晶程中结晶前熔体运动
图5出园铸锭枝晶网格尺寸分布情况较垂直液流水液流倾斜液流(通流口面宽度浮子液流倾斜某角度)三种分布情况液流流射区域应网格尺寸值液流流射死区显示网格尺寸正确液流倾斜度较均匀显微组织作优质挤压毛料
图5 垂直喷咀倾斜液流水液流铸造园铸锭中枝晶网格尺寸分布情况
述现象图6解释液流出口处降低熔体热(应冷)？固相线温度梯度变徒渡区变薄里容忽视晶核(悬浮晶体)死区迁移计算热衡时必须考虑种作潜热转移晶核迁移结果液流刷区固相表面失热量包括金属凝固热包括晶核迁移潜热死区迁入悬浮晶体作晶核进入结晶前少量结晶热释放出
根观察结果DASIPP极值晶核群迁移时进入结晶前熔体没热
图6 液流流入结晶前结晶序导热条件影响
6铸锭规格铸锭质量影响(铸锭规格指铸锭横断面尺寸铸锭长度)
铸锭规格根加工车间求考虑合金身铸造性熔铸设备力便理提高铸造生产效率铸锭规格标准化提出求加工车间铸造车间具体磋商确定
—般条件铸锭愈厚直径愈铸锭中心愈易产生疏松铸态性愈差产生裂纹倾性愈扁铸锭裂纹倾性宽厚增提高确定铸锭横断面尺寸时考虑铸造机性外必须考虑否铸成铸出铸锭性(包括化学成分反偏析程度)否满足技术求铸造成品率高低全厂成品率影响等素
铸锭规格枝晶网格分布情况影响(见图7)关系热量铸锭中心表面传导距离方面选定铸造速度(牵拉速度)定铸锭规格相适应
图7 厚度连续铸造铸锭(IPP)分置情况(中点垂直铸锭表面直线测量)
通常铸锭长度确定考虑静置炉容量铸造机负荷效行程天车轨道标高步工序加工设备特点(包括均热炉尺寸否实现锯切等)提高铸锭长度提高成品率原目前国数工厂半连续铸造时采铸锭长度67m
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1冷速度铸锭质量影响
冷速度指铸锭降温速度称冷强度单位时间降温度表示常单位℃s实际生产中单位便控制定条件种工具工艺条件预先确定生产现场采冷水压冷水流量作冷速度度量连续铸造程中铸锭点时刻冷速度点时刻冷速度变化
(1)冷速度铸锭组织影响
直接水冷半连续铸造时着冷强度增加铸锭结晶速度提高熔体中溶质元素扩散冷度增加晶核增晶粒细时渡带尺寸缩铸锭致密度提高减疏松倾外提高冷速度细化次晶化合物尺寸减区域偏析程度
铸模导热条件显著影响铸锭组织重素尤边缘部位组织图1示出扁铸锭中枝晶网尺寸分布情况：A铸模中金属水高情况B铸模中金属水低情况C电磁铸造金属铸模接触完全喷射铸锭水流热量带走
图1 水铸造电磁铸造扁锭中IPP分布情况
(2)冷速度铸锭力学性影响冷速度决定铸锭力学性基素通常冷速度增铸锭均力学性提高冷速度种作面两原引起：冷速度增铸锭结晶速度提高晶结构细化二冷速度增铸锭渡带尺寸缩铸锭致密度提高外提高冷速度细化次晶化合物尺寸减区域偏析程度
合金成分冷速度铸锭力学性影响程度样变形铝合金言致分四基类型：第类温度(室温熔点)均呈单相合金种牌号高纯铝工业纯铝5A667A01等合金铸态力学性冷速度关系太强烈冷速度仅消破坏金属连续性缺陷(疏松气孔)极限速度前影响(见图2a)第二类铸态呈相固溶热处理变成固溶体合金5A125A13等种合金铸态性冷速度关系十分明显固溶热处理种关系变明显种合金低冷速度铸造热处理达高力学性（见图2b）然合金中存较铁硅杂质时生成溶解化合物合金冷速度关系变敏感第三类铸态呈相热处理变成单相合金种合金中含第二相溶第二相数量超溶解度极限时含溶溶第二相合金绝数工业变形铝合金属类合金铸态力学性冷速度关系明显冷速度增铸锭致密度提高晶粒部晶粒边界分布脆性化合物相愈细性急剧提高(见图2c)第四类铸态呈相中基溶第二相化合物存40044A174047等合金铸态力学性冷速度明显关系热处理性基变（见图2d）
a b c d
铸造热处理状态 铸造状态
图2 合金机械性冷速度关系
a第类合金b第二类合金c第三类合金d第四类合金
(3)冷速度铸锭裂纹倾性影响冷速度提高铸锭中温度梯度增铸锭部处步收缩热应力值相应提高铸锭裂纹倾性增连续铸造时铸锭周边冷均匀程度产生裂纹重素局部供水足导致冷速度差凝壳厚度变化铸锭裂纹倾性急剧提高种情况面冷速度致扁铸锭表现尤明显
(4)冷速度铸锭表面质量影响通常采普通结晶器铸造速度较慢情况提高冷速度会铸锭表面产生冷隔倾性增铸锭表面产生偏析浮出物拉裂倾性降低
2铸造速度铸锭质量影响
铸造速度指铸锭相结晶器运动速度常mm／minm／h表示连续铸造程中铸锭结晶器中拉出速度正常铸造阶段变开头结尾时铸造程中液面波动影响实际铸造速度致
(1)铸造速度铸造组织影响
定范围着铸造速度提高铸锭晶结构细高铸造速度会液穴变深(h液穴kV铸)渡带尺寸变宽结晶组织粗化结晶时补缩条件恶化增中心疏松倾时铸锭区域偏析加剧合金组织成分均匀性增加
(2)铸造速度铸锭力学性影响铸造速度铸锭力学性影响取决铸锭结晶速度渡带尺寸影响综合结果般规律：铸造速度提高铸锭均力学性具极值曲线变化(见图3)性铸锭截面分布均匀程度增
结晶速度渡带尺寸决定相合金固溶体类型结晶合金力学性素铸造速度提高铸锭均结晶速度增晶结构细化铸锭均力学性提高更高铸造速度液穴变深渡带尺寸增加铸锭致密度降低铸锭均力学性开始降提高铸造速度时铸锭中心疏松程度增化学成分区域偏析增结果性铸锭截面分布变更均匀
a)直径280mm铸锭 b)5A06合金ф405铸锭
图3 铸锭均力学性铸造速度关系
(3)铸造速度铸锭裂纹倾性影响般情况提高铸造速度时铸锭形成冷裂纹倾性降低形成热裂纹倾增加提高铸造速度铸锭中已凝固部分温度提高合金温度提高时塑性显著增加果铸造速度提高铸锭凝固层拉伸变形发生具足够塑性温度区间(高200～300℃)铸锭会发生冷裂纹着铸造速度提高铸锭中渡带尺寸增加形成热裂纹脆性区尺寸增熔体焊合裂纹力降低区域偏析引起铸锭化学成分均匀性增加时铸造速度提高铸锭层冷速度差更导致拉伸变形量增铸锭形成热裂纹倾增
热裂纹冷裂纹区分严格加热裂纹冷裂纹形成促进作分析铸造速度铸锭裂纹倾性影响时应该特注意种形状铸锭中类型裂纹产生机理具体原关系述规律性复杂
扁铸锭提高铸造速度形成侧面裂纹倾性降低形成表面裂纹倾性增加圆铸锭提高铸造速度形成表面裂纹倾性降低形成中心裂纹倾性增加
(4)铸造速度铸锭表面质量影响铸造速度提高液穴加深凝壳变薄铸锭表面形成偏析浮出物倾增时带偏析浮出物较薄凝壳熔体静压力作发生变形运动中结晶器壁产生摩擦趋势增铸锭表面产生拉痕拉裂倾增然提高铸造速度时铸锭表面温度升高形成冷隔倾性降低
铸锭铸造速度般应述原进行调控
保证铸锭质量符合技术条件(包括成品率)前提采高铸造速度发挥铸造机生产力
（1）扁铸锭铸造速度选择首先应保证铸锭没裂纹般原：
1）没冷裂纹倾软合金铸锭宽厚增应降低铸造速度
2）冷裂纹倾较硬合金铸锭宽厚增应提高铸造速度
3）铸锭厚度宽厚定条件热裂纹倾性较合金应降低铸造速度
（2）直径圆铸锭裂纹倾性渡带绝尺寸保证铸锭具良表面质量条件选择较高铸造速度反截面圆铸锭应该采较低铸造速度般原：
1）种合金铸锭直径愈铸造速度愈低
2）铸锭直径相时铸造速度软合金（工业纯铝3A215A02等）→6000系合金（606360616A02等）→高镁合金（5A055A065056等）→高成分2000系合金（2A112A122B11等）→高成分7000系合金（70757A047A09等）次序递减
3）2A11合金圆铸锭列规律调控铸造速度：
①均力学性关系普通结晶器时适宜铸造速度关系式
U铸·D2m2h似确定式中U铸铸造速度m／hD铸锭直径m
②保证性铸锭截面具较均匀分布铸造速度U铸·D16～17m2h确定
③铸锭直径结晶器高度180mm时调整合金化学成分铸造速度关系式U铸·D1m2h确定铸造速度稍低—点避免铸锭中心层结晶区间里出现拉应力避免热裂纹出现
（3）空心圆铸锭合金外径相条件铸造速度壁厚增加提高合金径相条件铸造速度壁厚增加降低条件相时软合金空心圆铸锭铸造速度约具相外径实心圆铸锭高30％硬合金空心圆铸锭铸造速度约相外径实心圆铸锭高50～100
（4）热顶铸造气幕铸造电磁铸造时条件相时分普通铸造铸造速度约高10～2015～2520～30
应指出：铸造速度调控合金化学成分关系极种合金工艺参数变条件调整合金化学成分提高保证铸锭产生裂纹允许铸造速度(见表1表2)生产条件种合金铸锭较适宜铸造速度参见章第五节连续铸锭工艺
表1 2A12合金圆铸锭铸造速度合金中硅锌含量关系
元素含量
铸锭直径（mm）铸造速度m·h1
硅
锌
160
190
280
310
360
430
540
675
720
010
006
29
19
9
68
47
33
18
13
11
020
012
17
118
53
43
28
19
11
030
020
118
82
40
28
19
13
035
020
10
68
30
24
16
11
050
030
86
60
26
20
14
表2 7A04合金圆铸锭铸造速度合金中硅含量关系
硅含量
铸锭直径（mm）铸造速度m·h1
160
190
280
310
360
430
540
675
720
006
100
71
40
30
24
17
13
09
08
012
86
60
34
28
20
15
12
025
68
53
28
23
17
12
09
045
60
46
22
18
13
3铸造温度铸锭质量影响
铸造温度通常指铸造程中静置炉熔体温度液流转注程中热量散失进入结晶器熔体实际温度转注路程长短保温加热措施坏气温高低通常约铸造温度低5～10℃现铸造温度确切含义应进入结晶器时熔体温度
(1)铸造温度铸锭组织影响
提高铸造温度铸锭晶粒粗化趋势增加定范围提高铸造温度铸锭液穴变深结晶前温度梯度变陡结晶时冷速度晶结构细化时形成柱状晶羽毛晶倾增提高铸造温度会液穴中悬浮晶尺寸缩形成次晶化合物倾变低排气补缩条件改善致密度提高降低铸造温度熔体黏度增加补缩条件变坏疏松氧化膜缺陷增
(2)铸造温度铸锭力学性影响铸造温度影响铸锭性活跃素铸锭力学性影响取决列素综合结果：
1）提高铸造温度铸锭晶粒度粗化趋势引起铸态力学性降低
2）提高铸造温度结晶前温度梯度变陡结晶时冷速度增细化晶结构引起铸态力学性提高时铸锭形成柱状晶羽毛晶趋势增提高铸态力学性总水前提铸锭横性差增
3）提高铸造温度铸锭液穴中悬浮晶区尺寸缩形成次晶化合物倾性降低排气补缩条件改善铸锭致密度提高铸态力学性提高
综述认：定范围提高铸造温度硬合金铸锭铸态力学性相应提高(见图4)软合金铸锭铸态力学性晶粒度关系敏感降趋势
图4 直径280mm2A12合金铸锭力学性
铸造温度1800℃2700℃3700℃搅拌液穴熔体
(3)铸造温度铸锭裂纹倾性影响条件变时提高铸造温度通常铸锭裂纹倾性增提高铸造温度铸锭晶粒变粗合金热脆性提高时液穴加深提高结晶器出口处铸锭表面温度减凝壳厚度
(4)铸造温度铸锭表面质量影响提高铸造温度铸锭液穴变深凝壳变薄熔体静压力作凝壳结晶器壁摩擦面积增时熔体结晶器壁烧附性增强铸锭拉锭阻力增铸锭表面形成拉痕拉裂倾提高提高铸造温度时凝壳变薄表面氧化物破裂结果铸锭表面形成偏析瘤倾增加果时结晶器较高者二次水冷较弱形成凸起程度较偏析浮出物提高铸造温度铸锭表面形成冷隔倾性降低
调控铸造温度基原：
（1）保证熔体转注程中具充分流动性应视转注距离长短气温情况铸造温度控制合金液相线温度高50～110℃范围
（2)扁铸锭防止裂纹问题出发应选择较低铸造温度通常扁铸锭铸造速度快熔体流量转注程中降温少般控制690～710℃间7A04型合金更低
（3）圆铸锭铸锭裂纹倾性铸造温度关系太敏感转注程中熔体流量般较热量散失时加强铸锭结晶时析气补缩力创造序结晶条件提高铸锭致密度铸造温度偏高选取直径350mm铸锭般控制730～740℃间形成金属间化合物次晶倾较合金控制740～755℃间甚更高直径较圆铸锭结晶速度较快渡带尺寸较铸锭性通常较高铸造温度仅满足流动性形成光晶般控制715～730℃
（4）空心圆铸锭铸造温度参合金相外径实心圆铸锭限选取
4结晶器效高度铸锭质量影响
结晶器效高度指铸锭液态冷凝成型程中结晶器工作面开始接触点结晶器底缘距离说十年连续铸造发展史某种程度断降低结晶器效高度历史普通结晶器矮结晶器热顶气幕结晶器直电磁结晶器结晶器效高度路降直零结晶器效高度铸锭质量重性见斑
(1)结晶器效高度铸锭组织影响
着结晶器效高度降低次冷强度降二次直接冷速度加快溶质元素扩散活性质点晶结构细(见图1)液穴变浅渡带变窄利气体非金属夹杂物浮疏松倾铸锭致密度提高
(2)结晶器效高度铸锭力学性影响
降低结晶器效高度等提早铸锭接受二次直接水冷时间铸锭冷强度增导致两结果：晶结构更细二液穴更坦组织致密性提高铸锭均力学性（强度塑性）提高（见表3）提高结晶器效高度铸锭边缘层首先发生性降低显然结晶面形状渡带尺寸改变关
表3 结晶器高度2A50合金铸锭力学性影响①
铸锭直径mm
结晶器高度mm
铸态性
均匀化性
σb MPa
δ
σb MPa
δ
横
横
横
横
192
102
2490
2430
880
966
2181
2110
1121
1110
158
2247
2140
794
715
2045
2085
1049
814
290
105
2239
2175
633
680
2014
2153
818
918
150
2043
2095
534
573
1980
2020
808
761
350
120
2128
2177
538
589
2008
1991
766
763
180
2035
2103
498
475
1965
1951
787
697
①规格相铸锭矮结晶器采铸造速度高结晶器低5～10mmmin
(3)结晶器效高度铸锭裂纹倾性影响
复杂问题降低结晶器效高度铸锭见水时间普遍提前条件变情况圆铸锭言增冷强度角度液穴底部结晶器收缩趋势结晶器效高度绝值减液穴底部结晶器外伸展趋势果两趋势综合结果前者铸造开始时铸锭表面形成拉应力倾性增产生表面裂纹倾性增果者利消圆铸锭表面裂纹时增圆铸锭产生中心裂纹类型裂纹倾性验表明降低结晶器效高度扁铸锭产生热裂纹倾性增加
(4)结晶器效高度铸锭表面质量影响
降低结晶器效高度等降低铸锭次冷强度结晶器壁单独冷形成凝壳缩短铸锭形成拉痕拉裂倾性降低液穴变更坦铸锭表面形成偏析浮出物倾性降低结晶器效高度降低铸锭冷强度增加样条件相时铸锭形成冷隔（成层）倾性增热顶铸造气幕铸造时通结晶器加热帽解决问题普通铸造时通提高铸造速度铸造温度解决通精确控制液面解决
实际生产条件铸造工具基确定现场采普通结晶器进行立式铸造时通液面控制器结晶器效高度做限调节外情况卧式铸造热顶铸造等调（非更换结晶器）认结晶器高度铸造方法时确定然通调整铸锭见水线位置调整水冷高度结晶器效高度定义符
5显著影响铸锭铸锭质量素结晶程中结晶前熔体运动
图5出园铸锭枝晶网格尺寸分布情况较垂直液流水液流倾斜液流(通流口面宽度浮子液流倾斜某角度)三种分布情况液流流射区域应网格尺寸值液流流射死区显示网格尺寸正确液流倾斜度较均匀显微组织作优质挤压毛料
图5 垂直喷咀倾斜液流水液流铸造园铸锭中枝晶网格尺寸分布情况
述现象图6解释液流出口处降低熔体热(应冷)？固相线温度梯度变徒渡区变薄里容忽视晶核(悬浮晶体)死区迁移计算热衡时必须考虑种作潜热转移晶核迁移结果液流刷区固相表面失热量包括金属凝固热包括晶核迁移潜热死区迁入悬浮晶体作晶核进入结晶前少量结晶热释放出
根观察结果DASIPP极值晶核群迁移时进入结晶前熔体没热
图6 液流流入结晶前结晶序导热条件影响
6铸锭规格铸锭质量影响(铸锭规格指铸锭横断面尺寸铸锭长度)
铸锭规格根加工车间求考虑合金身铸造性熔铸设备力便理提高铸造生产效率铸锭规格标准化提出求加工车间铸造车间具体磋商确定
—般条件铸锭愈厚直径愈铸锭中心愈易产生疏松铸态性愈差产生裂纹倾性愈扁铸锭裂纹倾性宽厚增提高确定铸锭横断面尺寸时考虑铸造机性外必须考虑否铸成铸出铸锭性(包括化学成分反偏析程度)否满足技术求铸造成品率高低全厂成品率影响等素
铸锭规格枝晶网格分布情况影响(见图7)关系热量铸锭中心表面传导距离方面选定铸造速度(牵拉速度)定铸锭规格相适应
图7 厚度连续铸造铸锭(IPP)分置情况(中点垂直铸锭表面直线测量)
通常铸锭长度确定考虑静置炉容量铸造机负荷效行程天车轨道标高步工序加工设备特点(包括均热炉尺寸否实现锯切等)提高铸锭长度提高成品率原目前国数工厂半连续铸造时采铸锭长度67m
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