3.2　调整铸造设备状况

　　3.2.1　结晶器

　　以热顶铸造结晶器为例（图6），其结晶器是由隔热的热顶部分和未隔热的冷却部分组成的，通常是由2A50合金锻造毛坯或紫铜加工而成。而结晶器的材质、高度、水套中间水孔、内腔断面形状、二次冷却水孔位置和均匀性，及其安装的平整性，对铸造裂纹都有影响。

图6 热顶铸造结晶器安装图

　　铜质结晶器由于传热速度快，导致过冷度增大，对于合金结晶范围较宽的大规格铸锭易产生裂纹。在半连续铸锭生产中，大多采用矮（短）结晶器。但采用矮（短）结晶器时，铸锭的温度梯度大，其收缩应力大，故易产生心部裂纹。结晶器高度一般为80~200mm。常见的结晶器高度与铸锭直径的关系如表2所示。而水套中间水孔的截面由于对铸锭的结晶凝固有影响，故对裂纹的产生有影响。结晶器的内腔断面形状不合理，二次冷却水孔位置不适当及均匀性不好，在凝固时会产生不均匀收缩，而导致铸锭裂纹。另外，结晶器安装不平整，在铸造时会对铸锭刚凝固的外壳部分产生弯矩作用，将导致铸锭表面裂纹。

表2 常见的铸锭直径和结晶器高度的关系

　　铸造机运行平稳性较好，在铸造时底座的倾斜、晃动愈小，对铸锭的弯矩就愈小，铸锭不易产生裂纹。故铸造机运行平稳可靠，可减小铸锭裂纹。

　　3.3 合理选择铸造工艺条件

　　在铸锭结晶凝固时，由于受到摩擦阻力和收缩应力的作用，故有形成铸锭裂纹的倾向。这主要与铸锭规格、冷却强度、铸造速度和铸造温度等铸造条件有关。

　　3.3.1　铸锭规格

　　在一般条件下，铸锭愈厚或直径愈大，铸锭中心愈易产生疏松，铝及铝合金的铸态性能愈差，产生裂纹的倾向性愈大。对于扁锭，裂纹倾向性还随宽厚比增大而增强。目前，国内大多数工厂在半连续铸造时采用的铸锭长度是6~7m。

　　3.3.2　冷却强度（冷却速度）

　　冷却强度也称为冷却速度。当冷却强度增大时，铸锭的液穴深度减小，但液穴在边部却变陡，铸锭次表面的温度梯度较大。而根据铸锭结晶凝固收缩应力可用数学式表达：σ＝E?a（t1-t2）[9]可知，收缩应力σ与温度差（t1-t2）是成正比的，故在铸锭内部会产生较大的收缩应力。而铸锭内部是羽毛状晶，其横向晶界分布较多，晶界处又常常聚集杂质和偏析化合物而形成脆性区，其强度较低，易导致铸锭裂纹。此外，冷却强度的均匀性十分重要，若二次冷却不均匀或水温变化较大，会产生不均匀的收缩应力，易产生铸锭裂纹。