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水平连铸同步器齿环铸造工艺缺陷的研究

陈园  
【摘要】:水平连续铸造技术在我国应用已经十分广泛,它具有投资省、设备简单、生产效率高、成材率高等优点。水平连铸铸造工艺缺陷的产生较为常见,常见的铸造缺陷有缩松、缩孔、气孔、表面裂纹和成分偏析等。这些铸造缺陷的危害很大,严重影响铸件表面及内部质量,不仅耽误生产,同时增加了生产成本,降低了生产效率,因此急需解决。 使用FA6502铜合金进行水平连铸生产时,铜管内壁出现铸造缩孔缺陷,结晶器内部石墨模具芯子容易被拉断。为解决这些问题,本文主要从调整合金元素成分、改进石墨模具芯子的锥度和优化水平连铸铸造工艺参数这几个方面进行研究并取得了一定的成果: (1)通过调整合金元素成分,适当降低Mn、Fe两种合金元素的含量得到新的铜合金FA6506,使用新合金进行水平连铸生产时铸造缩孔缺陷得到显著改善。 (2)将结晶器内部石墨模具芯子的锥度由0°调整到1°后,使用新铜合金FA6506水平连铸生产时不再出现石墨模具芯子被拉断的问题。 (3)通过5因素4水平正交试验优化了水平连铸铸造工艺参数,找出了最佳的铸造工艺方案:即当铸造速度为260kg/h,铸造温度为1120℃,冷却水入口温度为20℃,冷却水水压为0.5MPa,周期间停留时间为2.4s时,铜合金管的成品率最高,为89.8%。 (4)FA6506铜合金经800℃60min固溶处理后,固溶的效果最为充分。随着时效时间的增加,材料的磨损量先减小后增加,经过60min时效处理时磨损量最小,材料的硬度最大,耐磨性最好;随着时效温度的增加,材料的磨损量先减小后增大,在经过350℃时效处理时磨损量最小,材料的硬度最大,耐磨性越好。因此材料最佳的热处理工艺是经800℃60min固溶处理后再经350℃60min时效处理。这时材料的硬度最大,进行磨损实验时材料的磨损量最小,耐磨性能最好。 (5)使用ANSYS软件模拟分析发现,在一定浇注温度范围内,液穴深度随着浇注温度的增加而增加;在一定冷却强度范围内,液穴深度随着冷却强度的增加而减小;在一定拉坯速度范围内,液穴深度随着拉坯速度的增加而增加。


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