本实用新型专利技术涉及金属凝固细化技术领域，具体为一种金属熔体液面扰动装置。该装置由脉冲电源（1）、导体（4）、振荡线圈（5）、冷却通道（6）、升降系统包括升降机（7）、刚性直杆（8）和转盘（9）组成；脉冲电源（1）通过导体（4）与振荡线圈（5）连接，升降机（7）底部固定在转盘（9）上，转盘（9）固定在脉冲电源（1）顶上，刚性直杆（8）的一端固定在升降机上，振荡线圈（5）固定在刚性直杆（8）的另一端，振荡线圈（5）中有冷却通道（6），脉冲电源产生的脉冲电流通过导体流入振荡线圈，激发脉冲磁致振荡作用于金属熔体液面上。采用扰动熔体液面处理方式，操作简单，移动灵活，安全可靠，有效作用时间长，体积小，成本低，适合于大规模工业生产。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术涉及金属凝固细化
，具体为一种金属熔体液面扰动装置。该装置由脉冲电源（1）、导体（4）、振荡线圈（5）、冷却通道（6）、升降系统包括升降机（7）、刚性直杆（8）和转盘（9）组成；脉冲电源（1）通过导体（4）与振荡线圈（5）连接，升降机（7）底部固定在转盘（9）上，转盘（9）固定在脉冲电源（1）顶上，刚性直杆（8）的一端固定在升降机上，振荡线圈（5）固定在刚性直杆（8）的另一端，振荡线圈（5）中有冷却通道（6），脉冲电源产生的脉冲电流通过导体流入振荡线圈，激发脉冲磁致振荡作用于金属熔体液面上。采用扰动熔体液面处理方式，操作简单，移动灵活，安全可靠，有效作用时间长，体积小，成本低，适合于大规模工业生产。【专利说明】一种液面扰动装置
本技术涉及一种细化金属凝固组织的液面扰动装置，属于金属凝固组织控制技术装备领域。
技术介绍
金属材料的性能取决于材料的宏观及微观组织，通过控制和改变凝固组织可以达到改善材料性能的目的。金属凝固组织取决于对凝固过程的控制。控制金属凝固过程的研究一直是材料科学工作者研究的重点，特别是对金属凝固组织细化的研究成为改善金属力学性能和工艺性能的重要手段，是材料科学领域中长久不衰的研究重点。细化金属凝固组织的传统方法主要有化学细化法和物理细化法及工艺方法等。其中化学细化法是向液态金属中添加孕育剂、变质剂等以增加形核质点或抑制晶核长大，这种方法对金属凝固组织的细化效果显著，使其成为生产中广泛应用的金属组织细化方法，这种方法不但在处理过程造成对环境的污染，而且添加物质还会对金属液造成污染，影响了材料的可回用性，从而增加了材料的环境负荷。物理细化法主要采用机械搅拌、电磁搅拌等，使液态金属产生强烈的对流，导致枝晶的折断和破碎，达到晶核增殖。但强烈搅拌使金属液上下翻动，这样也易于卷入空气和其它的一些氧化夹杂物，对金属液造成不可避免的污染。 由此可见，利用传统的凝固细晶方法对于提高金属的性能存在一些不足。近年来，脉冲物理场作用下凝固作为一种新型凝固技术引起越来越多的关注。研究表明，脉冲物理场可对金属凝固组织产生显著的细化作用。脉冲电流可以有效细化金属凝固组织，但是由于脉冲电流导入过程中需要电极与金属液接触，使工业应用时给操作者带来不便。脉冲磁场具有非接触特点，便于操控。但是脉冲磁场的磁感应强度高，容易引起金属液飞溅，且脉冲磁场的储能电压过高，安全性差，在工业生产中推广应用困难。
技术实现思路
本技术专利的目的在于提供一种体积小、移动灵活、安全可靠的脉冲磁致振荡液面扰动装置，以控制金属凝固过程，获得细化的凝固组织，解决现有脉冲电流技术的导入问题和脉冲磁场技术中电源功率过高，安全可靠性差等问题。 本技术的技术方案如下: 一种液面扰动装置，该装置由脉冲电源、导体、振荡线圈、冷却通道、升降系统包括升降机、刚性直杆和转盘组成；脉冲电源通过导体与振荡线圈连接，升降机底部固定在转盘上，转盘固定在脉冲电源顶上，刚性直杆的一端固定在升降机上，振荡线圈固定在刚性直杆的另一端，振荡线圈中有冷却通道，脉冲电源产生的脉冲电流通过导体流入振荡线圈，激发脉冲磁致振荡作用于金属熔体液面上。 所述的液面扰动装置，为了避免振荡线圈承受高温，在振荡线圈上装有冷却通道，冷却通道设置在组成振荡线圈的导体内，或者冷却通道设置在组成振荡线圈的导体外，或者冷却通道设置在组成振荡线圈的导体内外均有。所述的振荡线圈还可以为两个及两个以上振荡线圈串联或并联。 所述的液面扰动装置，为了避免振荡线圈电阻过大，产生大量的热和消耗更多能量，振荡线圈选取铜或高导电性的物质制作，且用中空或实心导体制成。 所述的液面扰动装置，由于金属熔体液面的形状各异，振荡线圈的外廓形状可以为圆形、椭圆形、长方形、三角形、正方形及多边形(边数大于4)。 所述的液面扰动装置，金属熔体凝固过程中，液面会逐渐下降，为了提高扰动效果，将振荡线圈固定在升降系统上，可以随时跟踪液面变化，保持最佳的处理间距。同时，也可以改变振荡线圈的匝数和层数(层数为2层及2层以上蚊香型线圈重叠组成)。振荡线圈为蚊香型线圈，线圈的匝数为疒200，层数为广50。优选的振荡线圈的匝数为5飞0，层数为I ?10。 所述的液面扰动装置，为了解决金属熔体液面过大问题，可以将多个振荡线圈水平连接在一起，增大处理面积。 本技术具有以下特点: 1、本技术可显著细化金属材料的凝固组织。 2、本技术处理金属液时金属液面平稳。 3、本技术结构多样，操作安全可靠。 4、本技术结构简单、体积小，成本低，适用范围广。 5、本技术是非接触式处理，不会对金属熔体产生污染。 【专利附图】【附图说明】 图1为液面扰动细化金属凝固组织装置示意图。 图中:1.脉冲电源，2.金属熔体，3.铸型，4.导体，5.振荡线圈，6.冷却通道，7.升降机，8.刚性直杆，9.转盘。 图2为外廓为圆形蚊香型线圈。 图3为外廓为方形蚊香型线圈。 图4为单线圈液面扰动处理下45钢宏观凝固组织。 图5为双线圈液面扰动处理下65Mn钢宏观凝固组织。 图6为液面扰动处理下纯铝宏观凝固组织。 【具体实施方式】 本技术如图1所示，主要包括:该装置由脉冲电源1、导体4、振荡线圈5、冷却通道6、升降系统包括升降机7、刚性直杆8和转盘9组成；脉冲电源通过导体与振荡线圈连接，升降机底部固定在转盘上，转盘固定在脉冲电源顶上，刚性直杆的一端固定在升降机上，振荡线圈固定在刚性直杆的另一端，振荡线圈中有冷却通道，脉冲电源产生的脉冲电流通过导体流入振荡线圈，激发脉冲磁致振荡作用于金属熔体液面上。 脉冲电源，主要通过RLC放电电路，为振荡线圈供应脉冲电流,改变电容的串联数量，可以调节脉冲电流的波形和输出功率。 振荡线圈，不仅可实现对脉冲电流到脉冲磁致振荡的转变，还是直接将脉冲磁致振荡施加到熔体液面上的作用终端。因此，振荡线圈的外廓形状、匝数、层数、材质等都对处理效果产生重大影响。振荡线圈主要选择铜线或其它高导电性线材(中空或实心)绕制而成，绕制方法与蚊香的盘旋方式相似，故叫做蚊香型线圈，匝数即绕着中心孔的中垂线几圈即为几匝，层数亦是几个线圈中垂线重合叠加在一起即为几层，本技术匝数为2?200，层数为f 50。金属熔体的液面大小和形状都不固定，振荡线圈可以将外廓形状改为圆形、椭圆形、长方形、三角形、正方形或多边形，也可将多个振荡线圈在同一平面上铺开同时处理，以增加处理面积。 振荡线圈工作时，处在熔体液面上方lmnT300mm之间，由于温度高，加上本身存在电阻发热，巨大的热能容易使振荡线圈损毁。因此，在振荡线圈内设有冷却系统，冷却系统工作方式主要是在中空的铜管内部或外部绝缘后通冷却介质，也可以是实心铜线外部绝缘后通冷却介质。 升降系统也是本技术专利重要组成部分，振荡线圈在处理熔体液面时，随时要移动振荡线圈，保持最佳的水平位置和垂直间距，因此，将振荡线圈固定在升降系统上，升降系统主要由升降机、转盘及刚性直杆组成，可实现对振荡线圈左右、上下自由移动。 本技术专利采用液面扰动方式，具有操作方便，款式多样，安全可靠，在金属凝固过程本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种液面扰动装置，其特征在于：该装置由脉冲电源（1）、导体（4）、振荡线圈（5）、冷却通道（6）和升降系统组成；升降系统包括升降机（7）、刚性直杆（8）和转盘（9），脉冲电源（1）通过导体（4）与振荡线圈（5）连接，升降机（7）底部固定在转盘（9）上，转盘（9）固定在脉冲电源（1）顶上，刚性直杆（8）的一端固定在升降机上，振荡线圈（5）固定在刚性直杆（8）的另一端，振荡线圈（5）中有冷却通道（6），脉冲电源产生的脉冲电流通过导体流入振荡线圈，激发脉冲磁致振荡作用于金属熔体液面上。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：翟启杰，徐智帅，龚永勇，李仁兴，仲红刚，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：新型
国别省市：上海;31
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