锡青铜的水平连铸

卧式连铸生产线由熔化炉、保温炉、模具（铜水套和石墨衬里）、铅铸机（拖拉机）、锯床、辅助芯片收集机构组成。

为了找出相关因素对棒材质量的影响，并采取相应的措施，有必要对水平连铸结晶过程、特点及机理进行分析，以便采取合理的工艺制度，获得高质量的产品。

2.1当停止浇铸时，结晶器中板坯的应力；当停止浇铸时，结晶器中板坯受到下列力：①熔炉中熔融金属产生的静水压力，由P=HPG（h为液柱高度；P为液体密度；G为重力加速度）：P 1>P2；②板坯的重力，由于水平连铸是闭式连铸，铸液、型腔与炉料相连接，直接传热。因此，炉子附近的石墨板上没有冷凝。在石墨板内壁上形成冷凝，进入合金结晶温度，即液固两相区，冷凝逐渐向出口方向变厚，直到凝固成铜棒。由于冷凝和收缩，石墨中冷凝壳之间的间隙有利于铸坯，但是由于冷凝壳薄和液态金属柱的静压，一些冷凝壳（L1和L2区域）没有离开套筒的内表面，只在厚凝壳板坯（结晶器高度16mm，结晶器出口铜排厚度约0.5mm，结晶器宽度456MM，结晶器出口铜排收缩约7mm），在静压P1（P1>P2）和重力对凝析的双重作用下，结晶器下部金属壳体使铸件侧下部与石墨的接触面积L1>上部的接触面积L2；此外，由于接触界面的不均匀性和粘着性，导致下部的析出电阻远大于上部。

2.2在停止拉拔过程中，为了方便对模具中熔融金属的凝固过程和应力分析，假设上下结晶在垂直界面上结晶。拉伸开始后，熔体的一部分将在熔体和固体之间释放。在金属液体的静压作用下，后面的金属会立即补充。熔体纵向与石墨的距离越近，冷却强度越大，金属温度越低，流动性越差，而中间金属温度高，流动速度快。根据流体力学原理，液体中的流速越快，压力越小，所以从石墨壁的位置到纵向中位置，熔体上的压力逐渐减小，在熔体内部形成压差，它迫使金属沿着箭头的方向流动。由于金属键的牵引作用，形成薄壳状冷凝部分，但拉拔停止时下表面的静压力大于上表面的静压力，因此下表面的曲率小于上表面。

随着拉距的增加，s的新面积逐渐加大，凝汽壳的弧长不断增加。当摩擦力足够小，凝结壳强度足够高时，没有断裂，形成弧面（槽），但弧面粗糙。在大多数情况下，随着拉距的增加，结晶区的铜水温度越来越高，冷凝壳越薄，这是冷凝壳中弱的一个，一股新的小液流从裂缝中溢出，填满了冷凝壳的凹部。如果这恰好是拉拔的终点，则这部分金属在停止过程中瞬间结晶，并与弧形凝固壳的其他部分相连接。当再次铸造时，它被一起拉出。凝固壳的金属要在中间生长，形成一个大的柱状晶体，其晶粒大小是左右细晶的100-150倍，见金相照片3、4。

填充的细晶粒和柱状晶体具有明显的分离和彼此错开的遮挡，并且结中应含有丰富的金属，在铣削表面时，须在氧化和凝固过程中产生的气体被研磨掉。

粗晶区为结晶的部分，细晶区为断裂后充填的部分。（为了测量细晶厚度，对左侧表面进行铣削，使其多出一个零件，以纵向明显弧线为铣削标记）。

从结晶原理和相关照片可以看出，这种新老凝壳由于温度差和不均匀性的周期性变化而被氧化，形成了表征沥青的环形斑点，工艺条件的确定和操作，浇注温度比金属液温度高100-105℃，它要求比浇注温度高30-40℃，以避免熔体流过溜槽时的热损失。H65的铸造温度为1040-1060℃，保温炉的波动范围控制在±10℃以内。

3.2拉-停系统

拉铸采用反向推-拉-停程序。逆推功能为：①防止与模具直接接触区的壳面与模具壁粘连（结晶过程中该区石墨上有针状铜吸附，接触去除的石墨时有绑手的感觉）。②清洁石墨模具上附着的氧化锌和锌（在板坯与石墨之间有间隙的区域），以减少模具与铸件之间的摩擦。③振动细化晶粒。锌氧的亲和力大于碳氧的亲和力。在富锌HPb59-1中，氧与石墨不发生反应，液相区石墨相对平坦、光滑、无凹坑。但凝固区石墨板与Zn0和Zn结合，摩擦阻力较大。为了避免Zn0和Zn在同一区域的叠加力，随着铸造工艺的发展，通过适当的减速使该区域向体积方向向内移动，可以实现结晶，从而提高铸坯的表面质量和石墨的使用寿命。

从水平连铸成型的角度来看，间歇铸造的作用是在壳体停止时获得足够的厚度和强度，以免出现裂纹或泄漏，因此拉-停系统的选择是非常重要的。

绘图和停止是相互制约的两个因素。停车时间长-拉拔时间长-拉拔距离可以增加，停车时间短-拉拔距离可以缩短。由于H65两相区宽，枝晶发达，凝固过程中释放的气体缓慢扩散到液相区，一般采用中低冲程、中瞬时转速、中高频拉拔铸造，保证铜棒出口温度达到固相线的30%～35%（对于16mm厚的铜棒），结晶出口处的铜棒表面暗红色较好。

3.3冷却强度

良好的铸坯质量是铸坯温度、铸坯温度和冷却强度综合作用的结果。在确定温度和拉拔系统的条件下，通常选择水压为6bar，然后通过调节各出口来调节冷却强度，以保证出口铜排温度达到金属固相线温度的30-35%，为了保证实际的冷却强度，降低热阻，增加二次冷却水，使液腔变浅、致密，在实际生产中石墨与水冷铜套的配合间隙不得超过0.02mm，铜冷套应定期打磨，并在其上结垢冷却水腔内壁应定期清除。

4.水平连铸常见质量问题、影响因素及控制措施。

主要通过控制熔化金属的含气量，降低假电阻，提高壳体强度，降低壳体断裂时小液流的补焊深度。