Untuk pengecoran kontinu aluminium yang optimal, pilihlah ujung kastor dan nozel adalah satu-satunya faktor yang paling penting dalam mengontrol pengukur lembaran, kualitas permukaan, dan struktur mikro. Performa tinggi ujung serat keramik (khususnya N17 dan varian silikon tinggi) adalah standar industri untuk pengecoran twin-roll, yang menawarkan insulasi termal yang unggul, sifat tidak membasahi aluminium cair, dan ketahanan terhadap guncangan termal. Data dari uji coba industri menunjukkan bahwa penggunaan ujung kastor yang diperkuat dengan mesin presisi dan diperkuat nano dapat mengurangi cacat permukaan seperti tanda riak dan retakan tepi hingga 30%, sekaligus memperpanjang masa pakai hingga lebih dari 48 jam per set. Kunci untuk memaksimalkan hasil dan kualitas terletak pada pencocokan kekakuan ujung dan konduktivitas termal dengan tingkat paduan spesifik Anda (misalnya, seri 1xxx vs 5xxx) dan mempertahankan protokol pemanasan awal yang ketat pada suhu 260 ° C untuk menghilangkan kelembapan yang diserap sebelum pemasangan.

1. Peran Penting Ujung Kastor dalam Pengecoran Gulungan Kembar

Dalam proses pengecoran kontinu gulungan ganda (TRC), proses ujung kastor (juga dikenal sebagai nosel atau injektor) berfungsi sebagai antarmuka akhir antara sistem distribusi logam cair dan gulungan berpendingin air. Fungsi utamanya bukan hanya untuk menghantarkan logam tetapi juga untuk mengkondisikan aliran, memastikan permukaan gelombang yang laminar dan seragam di seluruh lebar gulungan casting.

Mengapa Presisi Penting
Jika ujung kastor gagal mempertahankan stabilitas dimensi, celah (aperture) di antara bibir ujung akan bervariasi. Perbedaan sebesar 0,1 mm saja bisa menyebabkan pendinginan yang tidak merata, sehingga menghasilkan “titik panas” atau “penutup yang dingin”. The ADtech berfokus pada penyelesaian tantangan dinamika fluida spesifik ini dengan menggunakan bahan yang tahan erosi dan menjaga kekakuan di bawah tekanan hidrostatik headbox.

Fungsi Inti dari Rakitan Nozzle:

• Distribusi Aliran: Mengubah aliran turbulen dari headbox menjadi aliran laminar.

• Pemeliharaan Suhu: mencegah pemadatan dini sebelum titik nip dengan menggunakan bahan dengan konduktivitas termal yang rendah.

• Kontrol Lebar: Menentukan lebar pengecoran yang tepat melalui bendungan tepi dan spacer yang dapat disesuaikan.

2. Jenis-jenis Tip Pengecoran Aluminium: Bahan dan Kinerja

Pilihan bahan untuk nozzle Anda menentukan konsistensi kampanye casting Anda. Dua kategori material yang dominan adalah Serat Keramik dan N17 (Kalsium Silikat Kepadatan Tinggi).

Tips Kastor Serat Keramik

Ini adalah solusi yang paling umum untuk produksi lembaran aluminium standar. Diproduksi menggunakan proses pembentukan vakum-hisap, produk ini ringan dan memiliki sifat insulasi yang sangat baik. Ujung serat keramik ADtech sering kali diperkuat dengan lapisan berskala nano untuk mencegah delaminasi serat, yang menyebabkan inklusi pada lembaran akhir.

• Terbaik untuk: Paduan seri 1xxx, 3xxx, dan 8xxx.

• Keuntungan Utama: Fleksibilitas yang sangat baik memungkinkan ujungnya untuk sedikit memampatkan di bawah gaya gulung tanpa retak, mempertahankan segel yang rapat.

N17 dan Ujung Kaku yang Keras

Untuk aplikasi yang lebih berat, seperti paduan magnesium tinggi (seri 5xxx), papan yang kaku seperti N17 lebih disukai. Papan ini dibuat dari blok dengan kepadatan tinggi dan bukan dibentuk secara vakum.

• Terbaik untuk: Pengecoran berkecepatan tinggi dan paduan yang lebih keras (misalnya, 5052, 5182).

• Keuntungan Utama: Ketahanan yang unggul terhadap erosi dan “pembengkokan” pada lebar yang lebar (hingga 2000mm+).

Perbandingan: Serat Keramik vs Papan Kaku N17

3. Mengoptimalkan Aliran: Penyekat dan Pengatur Jarak Internal

Nosel pengecoran jarang sekali berupa tabung berongga yang sederhana. Di dalamnya, terdapat pengaturan yang canggih dari baffle dan spacer.

• Penyekat: Struktur internal ini mengganggu energi kinetik aluminium cair yang masuk. Dengan memaksa logam untuk berputar melalui jalur “berkelok-kelok”, baffle memastikan bahwa kecepatannya seragam di bibir pintu keluar. Tanpa baffle, bagian tengah lembaran akan menerima logam yang lebih cepat dan lebih panas daripada bagian tepinya, yang mengarah ke pemisahan garis tengah.

• Spacer: Blok yang kaku ini mempertahankan celah internal (bukaan) ujung nozzle. Blok ini harus terbuat dari bahan yang tidak bereaksi dengan aluminium, biasanya silika leburan padat atau keramik alumina tinggi.

Kiat Pro untuk Operator:
Ketika mencetak lembaran lebar (>1500mm), tingkatkan jumlah spacer internal untuk mencegah bibir nozzle menonjol ke luar karena tekanan metalostatik. Bibir yang menonjol menyebabkan lembaran menjadi lebih tebal di bagian tengah, cacat yang dikenal sebagai “mahkota”.”

4. Cacat Umum yang Terkait dengan Nozel dan Pemecahan Masalah

Kondisi ujung yang buruk adalah akar penyebab dari hampir 40% cacat pengecoran di TRC. Mengidentifikasi hubungan antara cacat dan kondisi nosel sangat penting untuk pemecahan masalah yang cepat.

Tabel 2: Pemecahan Masalah Cacat Pengecoran Terkait Nozzle

5. Spesifikasi Teknis untuk Tips Kastor ADtech

Untuk memastikan Anda memilih komponen yang tepat, lihat parameter teknis di bawah ini. Standar ini sesuai dengan persyaratan kedirgantaraan dan kemasan foil global.

6. Prosedur Pemasangan dan Penggantian

Pemasangan yang tidak tepat adalah penyebab utama “breakout” (tumpahan logam cair). Ikuti protokol ketat ini untuk memastikan keamanan dan kinerja.

Langkah 1: Persiapan

Pastikan cangkang baja (dudukan logam untuk ujung keramik) bersih dan bebas dari lem tahan api atau percikan aluminium. Puing-puing apa pun akan menyebabkan ujung keramik duduk tidak rata, sehingga menciptakan titik-titik stres.

Langkah 2: Pemanasan Awal (Langkah Krusial)

Bahan serat keramik secara alami menyerap kelembapan dari udara. Jika ujung yang dingin dan lembap menyentuh aluminium cair (sekitar 680°C), air berubah menjadi uap seketika, menyebabkan ujungnya meledak atau retak.

• Protokol: Tempatkan ujung yang baru di dalam oven pengering.

• Siklus: Ramp up to 200°C selama 2 jam, lalu tahan di 260°C setidaknya selama 4 jam.

• Penyimpanan: Simpan dalam kotak kering pada suhu >100°C sampai saat pemasangan.

Langkah 3: Perakitan

Oleskan lapisan tipis sealant tahan api (seperti damar wangi suhu tinggi dari ADtech) di antara ujung dan headbox. Kencangkan klem secara merata-jangan terlalu kencang, karena dapat membuat papan keramik retak sebelum pengecoran dimulai.

Langkah 4: Pelapisan Permukaan

Oleskan selapis Boron Nitrida (BN) semprotkan ke bibir nosel. Bahan non-pembasah ini mencegah aluminium menempel pada keramik dan memastikan pelepasan yang mulus.

7. Studi Kasus: Optimalisasi Pengecoran Paduan 5052 di Henan (2024)

Lokasi: Provinsi Henan, Tiongkok (Pusat Industri Aluminium)
Tanggal: Maret 2024
Klien: Pabrik rolling aluminium berukuran sedang yang mengkhususkan diri pada pelindung panas otomotif.

Masalahnya:
Klien sedang memproduksi 5052 paduan aluminium (kelas magnesium tinggi) menggunakan ujung kastor standar yang dibentuk secara vakum. Mereka sering mengalami “tanda seret” dan robeknya permukaan strip. Akibatnya, mereka harus menghentikan jalur pengecoran setiap 12 hingga 14 jam untuk mengganti nosel, yang secara signifikan merugikan OEE (Efektivitas Peralatan Keseluruhan) mereka. Ujung yang lembut terkikis terlalu cepat di bawah aliran paduan kaya magnesium yang abrasif.

Solusinya:
Insinyur ADtech merekomendasikan untuk beralih ke Nosel Papan Kaku Gaya N17 yang Diperkeras dengan desain penyekat internal khusus yang dioptimalkan untuk aliran magnesium tinggi.

• Perubahan Material: Mengganti serat keramik standar dengan kalsium silikat yang diperkuat grafit dengan kepadatan tinggi (setara dengan N17).

• Perubahan Desain: Menerapkan desain penyekat “3-ruang” untuk mengurangi turbulensi pada bibir pintu keluar.

Hasil:

1. Umur yang lebih panjang: Durasi kampanye casting meningkat dari 14 jam hingga 72 jam operasi berkelanjutan.

2. Pengurangan Cacat: Tanda seret permukaan secara virtual dihilangkan, mengurangi laju scrap sebesar 18%.

3. Penghematan Biaya: Meskipun ujung N17 yang kaku harganya 25% lebih mahal pada awalnya, pengurangan waktu henti dan skrap menghasilkan penghematan bersih sebesar $45.000 USD selama kuartal pertama tahun 2024.

Sistem Pencucian dan Distribusi

Ujung kastor hanyalah ujung garis. Kualitas logam yang masuk ke ujung tergantung pada pencuci (saluran) dan kotak filtrasi. Jika lapisan pencuci melepaskan partikel, partikel-partikel tersebut akan menyumbat sekat ujung kastor, sehingga merusak cor. Selalu pasangkan ujung berkualitas tinggi dengan lapisan pencuci silika yang menyatu.

Lapisan Boron Nitrida

Sering dicari sebagai “agen pelepas untuk pengecoran,” Boron Nitrida adalah teman terbaik untuk ujung kastor. Ini bertindak sebagai pelumas pada suhu tinggi. Tidak seperti grafit, yang dapat membakar atau mencemari lelehan dengan karbon, BN tetap stabil dan lembam.

Tips Pengecoran Gulungan Kembar vs Pengecoran Sabuk

Sementara artikel ini berfokus pada Twin-Roll Casting (TRC), Kastor Sabuk (seperti Hazelett) juga menggunakan nozel injeksi. Namun, nozel kastor sabuk beroperasi dalam kondisi termal yang berbeda dan biasanya jauh lebih lebar dan mengalami gaya tekan yang lebih kecil daripada tip TRC.

8. Pertanyaan yang Sering Diajukan (FAQ)

T1: Apa perbedaan utama antara ujung kastor “Keras” dan “Lembut”?
J: Ujung “keras” dibuat dari papan kaku dengan kepadatan tinggi (seperti N17) dan dikerjakan dengan mesin. Mereka digunakan untuk pengecoran berkecepatan tinggi dan paduan abrasif. Ujung “lunak” dibentuk secara vakum dari serat keramik. Tip ini dapat dimampatkan, lebih murah, dan digunakan untuk pengecoran paduan yang lebih lunak untuk keperluan umum.

T2: Mengapa ujung kastor terkadang meledak saat dinyalakan?
J: Hal ini hampir selalu disebabkan oleh uap air yang terperangkap. Jika ujungnya tidak dipanaskan terlebih dulu hingga sekurang-kurangnya 250°C untuk menguapkan air yang terserap, ekspansi uap yang cepat setelah bersentuhan dengan aluminium cair, akan menyebabkan keramik pecah.

T3: Seberapa sering saya harus mengganti ujung kastor saya?
J: Tergantung pada paduan dan panjang kampanye. Untuk stok foil standar, tip diganti setelah setiap kampanye (biasanya 24 hingga 48 jam). Menggunakan kembali tip pada umumnya tidak disarankan karena permukaannya akan rusak, yang menyebabkan cacat.

T4: Dapatkah saya menggunakan nosel yang sama untuk paduan seri 1xxx dan 5xxx?
J: Secara teknis ya, tetapi tidak optimal. Paduan 1xxx (aluminium murni) lembut dan mudah mengalir. Paduan 5xxx (aditif Mg) rentan terhadap oksidasi dan lumpur. Untuk 5xxx, ujung yang lebih padat dan halus yang dilapisi dengan Boron Nitrida diperlukan untuk mencegah penyumbatan.

T5: Apa lapisan terbaik untuk ujung kastor?
J: Boron Nitrida (BN) adalah standar industri. Ini memberikan sifat tidak membasahi dan pelumasan yang sangat baik.

T6: Apa yang menyebabkan “telinga” atau “tonjolan” pada strip gips?
J: Hal ini sering disebabkan oleh kecepatan aliran yang tidak merata pada pintu keluar nozzle. Jika penyekat internal rusak atau didesain dengan buruk, logam mengalir lebih cepat di area tertentu, menciptakan tonjolan (telinga) pada strip.

T7: Bagaimana ADtech memastikan kualitas ujung kastornya?
J: ADtech menggunakan teknologi nano-komposit untuk memperkuat struktur serat, memastikan tidak ada delaminasi. Kami juga melakukan pemeriksaan sinar-X pada papan dengan kepadatan tinggi untuk memastikan tidak ada rongga internal.

T8: Berapa lebar maksimum untuk ujung kastor tunggal?
J: Ujung dapat dibuat hingga lebar 2200mm. Namun, untuk kastor yang sangat lebar, ujung yang tersegmentasi terkadang digunakan untuk mengelola ekspansi termal.

T9: Bagaimana cara mencegah nozzle terhalang selama pengecoran?
J: Pastikan filtrasi hulu Anda (CFF atau Deep Bed Filter) bekerja dengan benar untuk menghilangkan inklusi. Selain itu, pertahankan suhu dan level headbox yang konsisten untuk mencegah oksida memasuki nozzle.

Q10: Mengapa konduktivitas termal dari bahan ujungnya penting?
J: Konduktivitas termal yang rendah sangat penting untuk mencegah aluminium membeku di dalam ujungnya (pembekuan dini). Ujung bertindak sebagai isolator, menjaga cairan logam sampai menyentuh gulungan casting.

9. Kesimpulan dan Rekomendasi

Yang rendah hati ujung kastor adalah komponen berteknologi tinggi yang menentukan profitabilitas lini pengecoran aluminium. Apakah Anda memproduksi stok foil ultra tipis atau lembaran otomotif yang kuat, interaksi antara bahan nosel dan paduan cair adalah faktor penentu kualitas.

Untuk pabrik penggilingan modern, tingkatkan ke ujung serat keramik yang diperkuat nano atau papan N17 dengan mesin presisi adalah salah satu metode yang paling hemat biaya untuk meningkatkan hasil. Dengan mengikuti protokol perawatan dan pemasangan yang diuraikan di atas-khususnya rezim pemanasan awal yang ketat-operator dapat menghilangkan cacat umum dan mencapai hasil pengecoran yang konsisten dan berkelas dunia.

ADtech tetap berkomitmen untuk memajukan metalurgi bahan habis pakai, menyediakan tip casting yang tidak hanya tahan terhadap panas tetapi juga memberikan presisi yang diperlukan untuk pasar aluminium berkinerja tinggi saat ini.