Наконечник и сопло для литья алюминия представляют собой “горловую часть” установки непрерывного литья и прокатного стана, куда подается расплавленный алюминий, и играют в ней чрезвычайно важную роль. При возникновении проблем с засорением насадки и сопла для литья алюминия литейно-прокатную установку приходится останавливать для их замены, что приводит к перерывам в производстве, потере трудовых и материальных ресурсов, а также снижению эффективности производства.
С развитием и прогрессом науки и техники в области обработки расплава алюминия достигнуты значительные успехи. В производственном процессе с электролитическим алюминиевым расплавом проводится ряд операций по очистке и фильтрации с целью удаления включений, что позволяет получить более чистый алюминиевый расплав. В определенной степени это позволяет обеспечить беспрепятственное прохождение расплава через сопло. Однако засорение наконечник и сопло по-прежнему остается основной проблемой, с которой приходится сталкиваться в процессе производства алюминиевых сплавов.
Благодаря сочетанию производственной практики на месте и теоретического анализа изучены причины и механизмы образования засоров в литьевых соплах в процессе производства алюминиевых сплавов, что позволяет сформулировать рекомендации по оптимизации технологического процесса и организации производства алюминиевых сплавов.
В полости алюминиевого литейного наконечника и сопла наблюдается не только образование реакционного шлака, но и осаждение мелких включений в расплаве. Когда скорость литья достигает 7 м/мин, поле течения внутри полости сопла становится более сложным по мере увеличения скорости литья, и частицы включений в расплаве вынуждены совершать физическое движение и сталкиваться друг с другом. Материал, из которого изготовлена внутренняя часть сопла, представляет собой переплетённые волокна с множеством отверстий. В результате реакции поверхность литейного сопла становится неровной и на ней образуются собственные отверстия, благодаря чему поверхность сопла обладает большей удельной площадью и более высокой энергией адсорбции, а также способна эффективно улавливать неметаллические твёрдые включения в расплаве. В то же время мельчайшие частицы TiB, содержащиеся в рафинирующем агенте, добавляемом в процессе литья, будут улавливаться включениями на поверхности литейного сопла. Это не только повлияет на утончение зерна конечной алюминиевой литой плиты, но и усугубит закупорку литейного сопла.
Увеличение шероховатости и удельной поверхности полости, вызванное реакцией в полости сопла и образованием шлака, способствует затвердеванию жидкого алюминиевого сплава на внутренней поверхности полости сопла, что в свою очередь приводит к сужению полости сопла. В то же время из-за явления затвердевания алюминиевого сплава прочность сцепления между включениями, а также между включениями и материалом сопла увеличивается. Высокоскоростной поток жидкого алюминиевого сплава не может эффективно воздействовать на шлаковые отложения при очистке полости литейного сопла, что делает забивание литейного сопла вероятным явлением в процессе литья-прокатки.
