F=bh-(2A+2B),

其中,2B=0.7h×0.6h×tan6°。图2-3(b)的截面积为:

F=bh-2A,

其中2A=h·htan6°。

铸轮直径常为1200~2000mm范围内,锭槽的截面积则在1300~3500mm2范围,生产率在2~8t/h之间。钢带对铸轮的包角通常在210°~240°范围内。按时钟的方位,铝水在1点钟处注入,锭坯在7点到8点间引出。这样铸腔的外表长度为铸轮直径的1.8~2.1倍。

于是可以计算出:铸腔中容纳的总质量(kg),通过铸腔的时间(s)和每秒钟向铸腔注入的铝水重(kg/sec)。若铸入时铝水温度为700℃(比熔点高40℃),引出时锭坯温度为480℃,则可估算出它在模腔中应该发散的热量(kcal)。这些热量先传给了铸轮和钢带,使之与铝相接触的内表面迅速升温,再将热传到铸轮和钢带的外表面,再被喷射冲击的冷却水带走。图2-4是连续铸造铜锭坯时模腔内外壁的温度变化,铜水注入温度1132℃,锭坯脱模温度977℃(分别高于熔点49°和低于熔点106℃),锭坯截面积3935mm2,高宽比为1：2,测量点B1和B2离模腔内、外表面分别为1.3和1.5mm处。由记录可见:铜在模腔内停留16s,内壁温度上冲到750℃,而外壁因有水冷,上升缓慢,在第16s时只有200℃。当锭坯脱离之后,内壁温度在4s内跌落到200℃,但由于热的滞后作用,内、外壁温度还都有少许上升,然后都回落到150℃,看来冲水冷却是很重要的。

若需排放的热量疏散不好,则锭坯脱模温度升高。此时需加强冲水,如若冲水强度已达极限,那只能进行二次冷却,即向脱模后的锭坯直接冲水。或减少铝水的注入量(kg/s),即降低铸速。这就降低了生产率。

反之,若散热过多,则锭坯脱模温度过低则需减少冷却水的用量,希望冷却能力稍大,这样可调控锭坯的温度,以满足后续工序的不同要求,也不影响生产率。

强化冷却,只有从工艺和设备两方面着手:

(1)铸轮。它用导热性仅次于银的紫铜制作,虽价格比钢铁贵,但其导热性比钢铁好4倍多,故铜传热快,对锭坯的冷却效率高。铜的纯度越高导热性越好,铸入铸轮的铜水应采用木碳脱氧,用磷铜脱氧的铜,导热率降低。铸轮中的沙眼和疏松会增大热阻,故不宜存在,铸轮毛坯在上车床前先锻造则更好。模腔壁薄,散热效果好,但从强度和刚度看模壁应有一定的厚度。

(2)钢带。常用低碳钢的钢带。厚度2.5mm左右时,其传导出的热量与12mm厚的紫铜相当,这样铝向四周的散热,基本一致,最终凝固点在锭坯的中央。

(3)冷却水。水温低些,水量大些,使用扁喷嘴,从法向对准冷却面,并离冷却面近些都有利于热交换。冷却面上的水气气膜起隔热作用,故冷却水需具有相当压力和相当速度以将气膜冲破。冷却钢带叫外冷,冷却铸轮叫内冷,它们在圆周上又分若干区段,内外圆周上各区段的水量可分别调节,水系统的压力3~6atm(101kPa),冷却水的总流量是铸造机产能的15~20倍。循环水池大些为好,以便即使在夏天水温也能自然降低。

(4)铝水。铝水铸入时的温度低些,对冷却当然有利,但是这都由工艺要求而定,可调节范围不大。

铸机已经购得,则设备条件已经固定,此时可调节的只是冷却水了。

钢带和铸轮是铸造机最主要的消耗品,它们工作条件恶劣,在热和力的反复作用后,钢带发生翘曲,并越来越严重,焊缝上也出现裂纹并不断扩大。铸轮在长时间使用后也会变形,和出现裂纹。许多工厂都具有结晶轮维护和保养的经验,可供参考。据资料称,钢带的寿命为几个班,铸轮寿命可铸上万吨铝,延长它们的寿命是降低成本的一个因素。

(5)铸坯。在生产率上要达到设计要求外,在品质上也应该满足,即:

化学成分合格,杂质含量不超标;

截面的外形和尺寸附合图纸要求,尺寸不合时应修整轮槽;

锭坯表面应平滑光亮,没有冷隔、裂纹、毛刺和夹杂等,并且铸轮与钢带交界处的飞边应圆滑地刮去;

锭坯内部没有孔洞和疏松,组织致密,晶粒细小,不应是柱状晶粒;

锭坯温度符合下工序要求,开铸时的冷头都应剪去。