Quá trình kết tinh của thỏi đúc liên tục thể hiện trên hình 8.15.
Khi kim loại lỏng quá nhiệt được rót vào thùng kết tinh tiếp xúc trực tiếp với thành thùng kết tinh làm bằng đồng, bên ngoài có nước làm nguội nên nguội nhanh và mất dần nhiệt quá nhiệt. Khi lớp ngoài đạt đến nhiệt độ kết tinh, thì quá trình kết tinh xẩy ra và lớp kim loại rắn hình thành. Tiếp tục dịch chuyển xuống phía dưới, kim loại
lỏng tiếp tục được làm nguội và kết tinh, chiều dày lớp kim loại kết tinh tăng dần, khi lớp kim loại kết tinh đủ bền, chống được áp lực của kim loại lỏng bên trong thì bắt đầu co, hình thành nên khe hở giữa kim loại và thành thùng kết tinh, làm cho tốc độ nguội giảm xuống. Khi ra khỏi thùng kết tinh, đến vùng làm nguội thứ hai, nhờ sự làm nguội trực tiếp của nước, tốc độ nguội tăng lên và quá trình kết tinh xẩy ra nhanh cho đến khi phôi đúc kết tinh hoàn toàn.
Trong thùng kết tinh, tốc độ làm nguội phụ thuộc rất lớn vào sự tiếp xúc giữa kim loại và thành thùng kết tinh. Nhiệt trở của kim loại rắn vào khoảng ∼ 1%, nhiệt trở tiếp xúc giữa kim loại rắn với thành thùng kết tinh vào khoảng ∼ 1%, nhiệt trở của thành thùng kết tinh bằng đồng vào khoảng 0,2 ÷ 0,3%, nhiệt trở tiếp xúc giữa thành thùng kết tinh với nước vào khoảng ∼ 1%, nhiệt trở của khe hở rất lớn vào khoảng 70 ÷ 80%. Bởi vậy, để tăng tốc độ nguội trong thùng kết tinh cần hạn chế khe hở bằng cách tạo độ côn ngược ở mặt trong thành thùng kết tinh (thường chế tạo với độ côn 1%) hoặc phủ kín khe hở bằng vật liệu dẫn nhiệt tốt hơn không khí.
Hình 8.15 Quá trình kết tinh của thỏi đúc 1) Kim loại lỏng 2) Kim loại rắn 3) Thùng kết tinh 4) Vùng làm nguội lần hai
1 2 3 4 Nước vào Nước ra
Trong vùng làm nguội lần hai, nhờ sự tiếp xúc trực tiếp giữa kim loại và nước, sự bốc hơi của nước, tốc độ làm nguội nhanh, kim loại kết tinh nhanh và cuối cùng
đông đặc hoàn toàn. Do chênh lệch nhiệt độ giữa mặt ngoài và bên trong lớn có thể
gây ra ứng suất nhiệt làm nứt bề mặt thỏi, do đó trong vùng làm nguội lần hai cần bố
trí làm nguội tăng dần từ trên xuống.
Để xác định chiều cao cột kim loại lỏng ở giữa, trên cơ sở đó xác định chiều cao thùng kết tinh và chiều dài vùng làm nguội lần hai, cần xác định tốc độ kết tinh của thỏi. Tốc độ kết tinh của thỏi xác định qua chiều dày lớp kim loại kết tinh và có thể tính được theo công thức (8.1), với K = 13 ÷ 20 mm/phút1/2 khi ở trong thùng kết tinh và K = 25 ÷ 28 mm/phút1/2 trong vùng làm nguội lần hai.
Đối với phôi tròn đường kính D, có thể xác định được thời gian kết tinh hoàn toàn theo công thức:
2 8 , 50 D ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ = τ (phút) (8.3)
Tính được thời gian đông đặc hoàn toàn, ta có thể xác định được chiều cao cột kim loại lỏng ở giữa thỏi khi đúc liên tục:
τ =v.
L (mm) (8.4)
Với v là tốc độ kéo thỏi (hay tốc độđúc) tính bằng mm/phút.
Khi đúc liên tục, do được làm nguội nhanh và rót liên tục, kim loại có cấu trúc tinh thể hạt nhỏ và không có lỗ co, rỗ khí phân tán, nhưng ở tâm do sự bù ngót khó khăn nên thường xuất hiện rỗ xốp đường tâm. So với đúc khuôn, chất lượng thỏi đúc bằng phương pháp đúc liên tục cao hơn.