0 前言

3104铝合罐料用量大，应用前景广阔。然而由于市场竞争激烈，产品利润薄。因此必须提高炉子容量，铸造出大规格长尺寸铸锭，提高成品率。然而随着规格的增大，铸锭成型较难，容易引起大面通裂，裂纹废品增加[1]。为了降低裂纹废品，必须优化铸造工艺参数，减少和规避裂纹产生的条件，防止裂纹产生[2]。

1 试验材料与方法

1.1 合金成分

试验用3104罐料合金的成分如表1所示。

抑菌活性测试采用药敏纸片法和二倍稀释法[7-8]。将香蕉枯萎病菌（由中国热带农业科学院环境与植物保护研究所提供）涂布到YPD培养基（酵母浸膏10 g、葡萄糖20 g、蛋白胨20 g、琼脂20 g，自来水1 L）。吸取样品10 μL于直径为6 mm的滤纸片上，待纸片干燥后将其贴于培养基上，倒置于28 ℃培养箱中，培养时间为12～24 h，观察是否产生抑菌圈。酮康唑为阳性对照。对有活性的化合物继续以二倍稀释法测定其最小抑制浓度（MIC）。

 

表1 3104罐料化学成分(质量分数/%)

  

元素 内控 配料Si Fe Cu Mn Mg Zn Ti 杂质单个 合计 备注0.17～0.25 0.35～0.45 0.15～0.2 0.85～0.95 1.16～1.240.10.10.050.15Na<0.0004 0.20.40.180.881.22

1.2 熔体准备

当铝液温度在750～755℃、成分达到工艺范围后，将铝液从熔炼炉转注到保温炉进行炉内处理。由于3104罐料对熔体质量要求很高，炉内使用HD2000旋转除气除渣，精炼气体为氩气和氯气，氩气流量为14m3/h，氯气流量为0.2m3/h，转速300r/min，采用2次精炼，每次精炼30 min。

1.3 铸造工艺

当前生产的3104罐料的铸锭多为615 mm×1880mm规格，由于规格大，铸锭翘曲也大，开头时容易引起漏铝回炉和底部裂纹，通常是采用单排水冷却[3]。当所有准备工作完成后，按照表2工艺配方进行铸造[4]。结果发现，生产出的铸锭在底部出现裂纹（如图1所示），并向浇口部方向延伸，导致通裂报废，严重影响成品率。同时开头时，控制销异常波动，粘连现象时有发生，容易导致开头失败。

 

表2 铸造工艺

  

大面二次水分散喷嘴压力冷却水 铸造速度 结晶器液位 填充速率长度/mm 0 186压力/mbar 3000 0长度/mm 0 89 180速度/mm·min-1速率/mm·min-1 85 85 42 730流量/m3·h-1 45 45 90 364长度/mm 0 50 236 198 28 28 48 380长度/mm 0 50 181 51 484液位/mm 50 80 92 350 60高度/mm 0 10 38 75

  

图1 铸锭底部裂纹

2 原因分析

通过表5工艺配方铸造出的铸锭，底部未见发白，同时200mm左右冷隔也非常小。然而4号工位铸锭开头时控制销波动幅度较大，偶尔出现粘连，铸锭小面偶尔会出现轻微冷隔。检查4号工位的结晶器、控制销、下注管以及下注管烘烤器，未见异常。

通过表3工艺配方铸造出的铸锭，大面底部发白，未冷却好。同时在铸造长度为100mm左右时结晶器内转角及大面开始出现冷隔，180mm冷隔较大，需要用渣刀破坏结晶器边沿的氧化膜，使金属流到边沿，300mm左右冷隔才基本消失。

从表2中可以看出，铸锭开始冷却是通过控水阀调节冷却水，使其呈单排方式流出对铸锭进行冷却。当铸造至186mm时，通过控水阀调节冷却水，使其呈双排水流出冷却铸锭。从铸锭裂纹位置可以看出，裂纹正好是单排水向双排水转换期间产生的。

解决铸锭底部发白问题，需要提高铸锭开头冷却强度，增加开头时水流量。解决底部180mm冷隔，需要降低水流量，延缓水流量上升斜率。具体工艺配方如表4所示。

由于冷却水中含有大量泥浆、油及矿物质，水中的杂质进入控水阀阀芯，聚集到一定程度，在单排水向双排水转换时，阀芯无法在短时收缩回到原位。冷却水角度发生变化，铸锭长时间无法得到充分冷却，此段铸锭温度急剧升高，在其表面出现偏析瘤，由于凝固壳强度低，无法抵抗变形应力，成为裂纹源，导致铸锭通裂。另外，由于国产控水阀阀芯加工精度不高，阀芯灵敏度较差，使用寿命周期短。现场压缩空气压力不足以在短时间让阀芯伸到预定位置，同时收缩回原位时，无法快速复位，甚至无法缩回（正常情况下，3s之内单排水完成向双排水的切换），导致铸锭底部冷却不好，表面留下白色印记，底部出现裂纹。据某熔铸车间统计，裂纹废品率高达到7%，严重影响成型率和成品率。

3 工艺改进

为了解决控水阀单排水向双排水转换时出现的失灵现象，主要从两大方面入手。一方面是加强对循环冷却水水质的净化工作，加强对控水阀的清洗、维护，提高控水阀加工精度。该方面需要配备先进设备，成本投入大，同时，大生产中生产节奏快，任务重，不可能待机进行维护；另一方面是通过优化开头时单双排水冷却工艺，克服控水阀失灵对铸锭成型的影响。该方面成本低，易操作，但需要进行试验摸索，确定最优方案。为此，我们进行了四组改进试验，不断优化工艺，找出最佳工艺配方。

3.1 方案1

通过表4工艺配方铸造出的铸锭，大面底部偶尔出现轻微发白。同时在铸造长度为150mm左右时结晶器内开始出现冷隔，250mm冷隔基本消失，整个过程中冷隔较方案1明显减小。

 

表3 工艺配方1

  

大面二次水分散喷嘴压力长度/mm冷却水 铸造速度 填充速率压力/mbar 00 00长度/mm 0 89 180 364流量/m3·h-1 45 45 90 198长度/mm 0 50 236 380速度/mm·min-1 28 28 48 51结晶器液位长度/mm 0 50 181 350 484液位/mm 50 80 92 75 60高度/mm 0 10 38速率/mm·min-1 85 85 42

采注比是生产井的排液速度与注入井的注汽速度的比值。在油层物性、流体特征和几何参数确定以后，稠油蒸汽驱存在一个最佳的采注比。数值模拟分别预测了采注比为1、1.1、1.2和1.3时油藏采收率的变化。在采注比提高到1.2时，采收率最大，但当采注比将继续增大到1.3后，采收率不再增加。因此推荐采注比为1.2。

3.2 方案2

Exploration on the Development Path of Wuxi Museum’s Cultural Resources___________________________ZHOU Zhixia,SHEN Xiaomin 26

The velocity amplification coefficient of the open-loop system is

 

表4 工艺配方2

  

大面二次水分散喷嘴压力长度/mm压力/mbar 00 00冷却水长度/mm 0 89 180 400流量/m3·h-1 50 50 87 198铸造速度长度/mm 0 50 236 380速度/mm·min-1 28 28 48 51结晶器液位长度/mm 0 50 181 350 484液位/mm 50 80 92 75 60填充速率高度/mm 0 10 38速率/mm·min-1 85 85 42

将单排水改为双排水，其它工艺参数保持不变，具体工艺配方见表3。

3.3 方案3

为进一步解决底部发白和底部冷隔，再次对冷却水参数进行优化，具体工艺配方如表5所示。

下钢球夹紧装置的结构形式与上钢球夹紧装置的结构形式大致相同，不同之处为下钢球夹紧装置采用尼龙材料，并且采用的是分体结构。设计成分体结构的目的是便于在正常钻进时取出钢球安装座，保证正常钻进。提钻时将钢球安装座放置到固定座中，防止钻杆下落。

 

表5 工艺配方3

  

大面二次水分散喷嘴压力长度/mm压力/mbar冷却水长度/mm流量/m3·h-1铸造速度长度/mm速度/mm·min-1结晶器液位长度/mm液位/mm填充速率高度/mm速率/mm·min-1 0 89 180 420 0 0 0 0 53 53 85 198 0 50 236 380 28 28 48 51 0 50 181 350 484 50 80 92 75 60 0 10 38 85 85 42

从图1可以看出，铸锭裂废处存在偏析瘤，说明此处冷却不充分，温度较高。经测量裂废处距小面端部200mm，正好位于结晶器控水阀处，同时距离底部约180mm，正好位于单排水向双排水转换处，说明裂纹的产生与结晶器控水阀有关。

3.4 方案4

针对方案3中出现的问题，我们决定对深床温度进行优化，由单排水工艺时的695～700℃提高到700～705℃。同时，适当提高铸锭底部的铸造速度，以期解决控制销粘连及4号工位的小面冷隔。具体工艺配方如表6所示。

 

表6 工艺配方4

  

大面二次水分散喷嘴压力长度/mm压力/mbar冷却水长度/mm流量/m3·h-1铸造速度长度/mm速度/mm·min-1结晶器液位长度/mm液位/mm填充速率高度/mm速率/mm·min-1 0 89 180 420 0 0 0 0 53 53 85 198 0 50 236 380 28 29 48 51 0 50 181 350 484 50 80 92 75 60 0 10 38 85 85 42

通过表6工艺配方铸造出的铸锭，如图3所示。从图中可以看出铸锭底部冷却较好，并未出现偏析瘤，未产生裂纹。铸锭大面底部偶尔出现轻微冷隔，但都在工艺锯切范围内，对铸锭成型无影响。同时铸锭小面无冷隔，控制销运行平稳，未见粘连现象。

  

图3 改进后的铸锭底部

使用工艺配方4已经连续生产近一季度，共产出铸锭636块，底部裂纹4块，因控水阀处产生的裂纹0块，总成型率达到99.37%，较更改前93%提高了6.37个百分点。裂纹废品得到了有效控制，成品率也大幅提升。

4 结论

（1）改变3104合金罐料615 mm×1880 mm规格铸锭开头阶段的冷却方式，将铸锭底部开头阶段单排水冷却优化成双排水冷却，解决了因控水阀失效铸锭大面产生的裂纹问题。提高了大规格铸锭的成型率。

（2）通过对铸造开头阶段冷却水流量的优化，解决了铸锭因底部发白产生的裂纹问题。

（3）更改铸锭开头冷却方式后，适当提高深床温度，解决了铸造开头时最后一个工位控制销出现的粘连导致的开头失败问题，进一步提高了开头成功率。

通过工艺优化，提高了615 mm×1880 mm大规格3104罐料合金铸锭的开头成功率及成型率，并进一步提高了成品率，为今后超大规格铸锭的批量生产提供一定的数据依据和经验积累。

我一直都认为，孩子在阅读上具有自身成长的空间，当他们自由阅读了大量的书籍以后，会自然提升阅读品味。从这点来说，家长不要过多干涉孩子的阅读，而应该和孩子分享各自的私人藏书，可以相互影响，相互尊重，但不可横加干涉。

参考文献

[1]唐建.王德满.铝合金熔炼与铸造技术[M].北京：冶金工业出版社，2009

[2]周家荣.铝合金熔铸生产技术问答[M].北京：冶金工业出版社，2007

[3]美国Wagstaff公司铸造技术手册

[4]张机琴.大规格3104铝合金扁锭的生产技术[J].铸造技术，2009，5：692-694