·554· 北京科技大学学报 1998年第6期 型托板阻止铸锭的热量散失以及加热铸型底部对该部分热辐射加热的综合作用，使该部分与 环境的热交换可以忽略不计，对于A-1%Cu合 纯铜，Vmm.s- 金，L=10mm时，计算结果与实验值也吻合得 0.51.01.52.02.53.0 很好，如图4所示.所以当L<10mm时(13)式 的计算结果更为准确. 1800 3.2喷水冷却强度对临界牵引速度的影响 喷水冷却强度通过固体金属与环境的换热 1700 系数h对临界牵引速度产生影响.一般地喷水 铸铁 1600 强度大则h值也增大.不同h时Al-1%Cu合金的 18-8 1500- T。-V计算曲线绘于图4.可以看出在相同的 不锈钢 T条件下，随着h的增加，临界牵引速度呈快速 1400 增加的趋势，它成为影响临界牵引速度的主要 纯铜 原因之一.连续定向凝固过程中，为了保证凝固 1300 组织，均将铸锭的尺寸控制在较小范围内，容易 1200 获得较大的h值.当h值增大到一定程度后，再 1100L 继续使h值增大，将存在实际问题.尽管如此， 0.00.10.20.30.40.50.6 也应该设法增大h值，这对于提高晶体的质量 铸铁，18-8,7mms1 和连续定向凝固的效率都具有重要意义， 图5不同材质时T,与V的计算结果 从(13)式及图3，图4，图5的计算结果均可以看出与临界牵引速度相关的因素以及对临界 牵引速度的影响规律， 3.3提高临界牵引速度的途径 根据(13)式可以得出，对于同种金属，在不考虑凝固质量的前提下，降低熔体的温度、缩 短喷水冷却位置与固液界面的距离、提高固体金属与环境的换热系数、减小凝固金属的断面 尺寸均可有效地提高临界牵引速度.其影响的程度可由(13)式给出， 4结论 连续定向凝固过程中临界牵引速度及对其影响的相关因素之间的关系可由式(13)给 出.当L≤10m时，该式的计算结果与实验数据基本吻合.在给定的条件下可以通过计算预 先确定较合适的牵引速度范围，并且由此而确定的各种参数之间能够达到很好地相互匹 配.它是稳定实现连续定向凝固的工具之一，对连续定向凝固的实验、生产都具有重要意义， 参考文献 1大野笃美.加熱铸型惠用少大連續簿造法0.C.C.日本金震學會會報，1984,23(9)：773 2 Ohno A.Solidification.Berlin,Heidelberg:Springer-Verlig,1987.113 3大野笃美.OCC Proce5s(仁士石新素材②開發.輕金属，1989,39(10)：735 4三崎.裕之.加熱铸型应用(·大天于テ亻卜異形断面铸塊②速绩簿造.日本金展舉會會志，1994,58(1)： 37 5 Flemings M C.Solidification Processing.NY:McGraw Hill,1974.4 6威尔特JR.动量、热量、质量传递原理.李为正译北京：国防工业出版社，1984.505. 5 54 . 北 京 科 技 大 学 学 报 19 98年 第 6期 型托 板阻止 铸锭 的热 量散失 以 及加 热铸 型底 部对该部分 热辐射 加热 的综合作 用 , 使该部分与 环 境 的 热 交 换 可 以 忽 略 不 计 . 对 于 lA 一 1% C u 合 金 , L = 10 r n r n 时 , 计 算 结果 与 实验 值 也 吻合 得 很 好 , 如 图 4 所 示 . 所 以 当 去 < 10 m n l 时 ( 13 ) 式 的计算结 果更 为准确 . 1 2 喷水冷却强度对 临界 牵引速 度的影 响 喷水冷却强 度通 过固 体金 属 与环境 的 换热 系 数 h 对临界 牵 引 速 度 产 生 影 响 一 般 地 喷 水 强度 大则 h 值也 增大 . 不 同 h 时lA 一 1% C u 合 金 的 兀 一 V 计 算 曲 线 绘 于 图 .4 可 以 看 出 在 相 同 的 八条 件 下 , 随着 h 的增加 , 临界牵 引速 度呈 快 速 增 加 的 趋 势 . 它 成 为 影 响 临界 牵 引 速 度 的 主要 原 因之一 连续 定 向凝 固过程 中 , 为 了保证 凝 固 组 织 , 均将 铸锭 的尺寸 控制 在较 小范 围 内 , 容 易 获得 较 大 的 h 值 . 当 h 值 增大 到 一定 程度 后 , 再 继 续 使 h 值 增 大 , 将存 在 实 际 问题 . 尽 管 如 此 , 也 应 该 设 法增 大 h 值 , 这 对 于 提 高 晶体 的质 量 和 连续定 向凝 固的效率都具有 重要意 义 . 纯铜 , 科m n l . s 一 1 0 . 5 1 . 0 1 . 5 2 . 0 2 . 5 3 . 0 0o 八O,了 1 6 0 0 1一 1 5 0 0 尸 1 4 0 0 卜 1 3 0 0 \ 纯铜 \ 1 2 0 0 \ \ 1 IOOL 一一一一匕一一一一七一一一口 — 二一 — 』一一 0 . 0 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 铸铁 , 18 一 8 , 叼m m · s 一 ’ 图5 不同材质时 0T 与 v 的计算结果 从 ( 13) 式 及 图3 、 图4 、 图 5 的计算 结果 均可 以 看 出与 临界 牵引速 度相 关 的因素以 及对临界 牵引速度 的影 响规律 . .3 3 提高临界牵引速度 的途径 根 据( 13) 式 可 以 得 出 , 对于 同种 金 属 , 在不 考 虑凝 固质 量 的前 提 下 , 降低熔 体的温度 、 缩 短喷 水冷却位置 与 固液 界面 的距 离 、 提高 固体 金属 与 环境 的换 热 系数 、 减小凝 固金 属的 断面 尺寸均 可有效 地提 高临界 牵 引速度 . 其影 响的程度 可 由( 1 3) 式 给出 . 4 结论 连续 定 向凝 固 过程 中临 界 牵 引速 度及 对其 影 响 的相 关 因素之 间 的关 系可 由式 ( 1 3) 给 出 . 当 L ` 1 0 ~ 时 , 该式 的计 算结 果与实 验数据 基本吻合 . 在 给定的条件下 可以 通过计算预 先 确 定 较合 适 的 牵引 速度 范 围 , 并 且 由此 而 确 定 的 各种 参数之 间 能够 达到 很好地 相 互 匹 配 . 它是 稳 定实现 连续 定 向凝 固 的工具 之一 , 对连续 定 向凝 固 的实 验 、 生 产都具有重要 意义 . 参 考 文 献 1 大野 笃美 . 加热 接型 愿 用 匕 众 速 镇绪造法O . C . C . 日本金周 攀含含报 , 1984 , 2 3(9) : 773 2 o hn o A . S o l iid if e iat o n . B e r li n , eH i de lbe gr : SirP n g e -r V e lr ig , 19 87 . 113 3 大野 笃 美 . C〔 C p cor e s s 忆 上 石 新 素材 。 阴 登 . 粗金肠 , 19 89 , 39 ( 10) : 73 5 4 三崎 · 裕之 . 加 熟 绮型 应用 ` 、 亡 久 尹 于 才 卜具形 断 面 绮瑰 力 速艘绪造 . 日本 金 周攀舍含志 , 19 94 , 5 8(=l) 3 7 5 lF e m i n g s M C . S o lid iif c叻 o n P ocr e s s i n g . N Y : M e G ar w 环11 , 1 9 7 4 . 4 6 威尔特 J R . 动量 、 热量 、 质量传递原理 . 李 为正 译 . 北京: 国防工业 出版社 , 19 84 . 5 05