Casting small-diameter ingots from multicomponent silumins

Abstract

The casting of ingots from aluminum alloys with a smali range of solidification temperatures currently poses no major technical problems. On the other hand, problems do occur when multicomponent alloys containing elements such as Cu, Zn, or Mg are cast. This applies to alloys both wrought and cast. For these alloys, the differences in temperature starting and ending the solidification process reach 160°C. The difficulties are even more pronounced when the diameter of the cast ingot is less than 100 mm. Casting small-diameter ingots requires a very careful selection of parameters, which - for ingots with a diameter of about 70 mm - usually involve very high casting rates of up to 400 mm/min. The formation of a subsurface zone in the ingot along the crystallizer working length of several centimeters is very difficult at such a high casting rate and requires the precise determination of parameters for each alloy, particularly if this is a multicomponent alloy with a wide range of solidification temperatures. To this family of alloys belong multicomponent silumins, with the special case of phosphorus-modified near-eutectic and hypereutectic systems. Below are the results of technologicaI tests as well as structure examinations of ingots cast from silumins with different ranges of solidification temperatures. Ingots of 100-mm diameters were cast in a vertical system. In this arrangement, ingots with a diameter of 70 mm were also cast, using crystallizers normally operating in a horizontal continuous casting line.

Odlewanie we wlewki stopów aluminium o małym zakresie temperatur krzepnięcia nie stwarza obecnie większych problemów technicznych. Trudności występują w przypadku odlewania stopów wieloskładnikowych zawierających takie pierwiastki jak Cu, Zn, Mg. Dotyczyło zarówno stopów do przeróbki plastycznej, jak i odlewniczych. Dla tych stopów różnice pomiędzy temperaturą początku i końca krzepnięcia dochodzą do 160°C. Dodatkowo trudności zwiększają się w przypadku odlewania wlewków o średnicach poniżej 100 mm. Proces odlewania wlewków o małej średnicy wymaga bardzo starannego doboru parametrów, co wiąże się z bardzo dużymi szybkościami odlewania dochodzącymi do 400 mm/min dla wlewków o średnicy około 70 mm. Utworzenie strefy przypowierzchniowej wlewka na kilkucentymetrowej długości roboczej krystalizatora, przy tak wysokich szybkościach odlewania, jest bardzo utrudnione i wymaga precyzyjnego ustalenia parametrów dla każdego stopu, a zwłaszcza dla stopów wieloskładnikowych o szerokim zakresie temperatur krzepnięcia. Do takich stopów zaliczane są siluminy wieloskładnikowe, wśród których szczególnym przypadkiem są siluminy około- i nadeutektyczne modyfikowane fosforem. W artykule zaprezentowano wyniki prób technologicznych oraz wyniki badań struktury wlewków odlanych z siluminów, różniących się zakresem temperatur krzepnięcia. Wlewki o średnicy 100 mm odlewane były na linii do odlewu pionowego. W tym układzie odlewano także wlewki o średnicy 70 mm, z wykorzystaniem krystalizatorów przewidzianych do linii odlewu ciągłego poziomego.