一种电磁半连续铸造装置及其铸造方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种电磁半连续铸造装置及其铸造方法，所述装置包括坩埚熔炼炉、坩埚静置炉、控流机构、分流装置、电磁结晶器系统和立式半连续铸造机；所述的电磁结晶器系统为内置固定一组励磁线圈的金属内套结晶器系统，包括金属内套、冷却水腔、励磁线圈、供油系统、布油系统和保护气环。本发明专利技术通过调整电流的频率、占空比和平均电流强度的方法，在置于结晶器冷却水腔中的单一励磁线圈中形成独特波形的电流，进而以较小的电流强度在结晶器中形成所希望的强制对流或震荡效果，达到锭坯晶粒显著细化、柱状晶明显减小或消除以及降低宏观偏析和实现低应力铸造的技术效果。在相似的作用效果情况下，本发明专利技术的电磁结晶器系统体积为原来的1/3～1/2。

Electromagnetic semi continuous casting device and casting method thereof

The invention discloses an electromagnetic semi continuous casting apparatus and casting method thereof, wherein the device comprises a crucible melting furnace, crucible furnace, static flow control mechanism, shunt device, electromagnetic crystallizer system and vertical semi continuous casting machine; electromagnetic crystallizer and the system is a set of built-in fixed excitation coil metal liner the mould system, including the inner metal sleeve, a cooling water chamber, excitation coil, fuel supply system, oil and gas protection ring cloth system. The invention can adjust the current frequency, duty cycle and average current intensity, current waveform in a single crystal to form a unique excitation coil of the cooling water cavity of the device, and the formation of the desired effect or shock forced convection in a crystallizer with current intensity smaller, reached the technical effect of ingot grain refined, columnar crystal significantly reduce or eliminate and reduce macro segregation and low stress casting. Under the similar action effect, the electromagnetic crystallizer system of the invention is originally 1/3 to 1/2 in volume.

【技术实现步骤摘要】
一种电磁半连续铸造装置及其铸造方法
本专利技术属于金属材料制备领域，具体为一种通过施加电磁场实现半连续铸造锭坯组织细化与成分均匀化的铸造装置及其铸造方法。
技术介绍
镁合金具有密度小、比强度高、比弹性模量大、散热好、消震性好、承受冲击载荷能力比铝合金大、以及耐有机物和耐碱腐蚀性好等优点，因此镁合金在交通运输、武器装备、航空航天、计算机通讯以及消费电子产品等领域具有广阔的应用前景。但是，镁合金存在强度不高、塑性变形能力差以及耐蚀性不好等问题，已成为扩大镁合金应用的障碍。提高金属材料强度的主要办法有固溶强化、析出强化、细晶强化和形变强化，由于可以与镁合金化的元素比铁和铝都少，可以强化镁基体的稳定强化相的数量更少，因此，提高镁合金强度只能更多依赖细晶强化和形变强化。事实也证明，大多数镁合金的细晶强化效果都要优于铝合金，即在霍尔～佩奇(Hall～Petch)关系中，镁合金具有更大的K系数，例如AZ31的K值可以达到200～240，而铝合金一般只有60～90。当然尽管细晶贯穿镁合金材料的整个制备过程，但对于变形镁合金来说，变形镁合金坯料的细晶化是实现材料最终细晶化的重要前提。同时，坯料的细晶化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电磁半连续铸造装置，其特征在于：包括坩埚熔炼炉、坩埚静置炉、控流机构、分流装置、电磁结晶器系统(47)和立式半连续铸造机，所述的坩埚熔炼炉的出口依次经过移液管A、坩埚静置炉、移液管B、控流机构、分流装置、电磁结晶器系统(47)连接到立式半连续铸造机，所述的坩埚熔炼炉与加热系统和加压系统连接，所述的坩埚静置炉与加热系统和加压系统连接，所述的移液管A和移液管B均与加温控制装置连接，所述的电磁结晶器系统(47)分别与电磁电源系统(48)、冷却水系统和保护气系统连接；所述的电磁结晶器系统(47)为内置固定一组励磁线圈(36)的金属内套结晶器系统，包括金属内套(29)、冷却水腔、励磁线圈(36)、供...

【技术特征摘要】
1.一种电磁半连续铸造装置，其特征在于：包括坩埚熔炼炉、坩埚静置炉、控流机构、分流装置、电磁结晶器系统(47)和立式半连续铸造机，所述的坩埚熔炼炉的出口依次经过移液管A、坩埚静置炉、移液管B、控流机构、分流装置、电磁结晶器系统(47)连接到立式半连续铸造机，所述的坩埚熔炼炉与加热系统和加压系统连接，所述的坩埚静置炉与加热系统和加压系统连接，所述的移液管A和移液管B均与加温控制装置连接，所述的电磁结晶器系统(47)分别与电磁电源系统(48)、冷却水系统和保护气系统连接；所述的电磁结晶器系统(47)为内置固定一组励磁线圈(36)的金属内套结晶器系统，包括金属内套(29)、冷却水腔、励磁线圈(36)、供油系统(26)、布油系统(28)和保护气环(27)；所述的金属内套(29)为筒形结构，金属内套(29)的顶端为法兰结构，中下部为圆柱筒或圆锥筒，所述的圆锥筒向下的开口度为3～10°；所述的金属内套(29)与介板(31)、外套(39)、底板(38)和封水板(40)构成冷却水腔；所述的冷却水腔设有进水管(43)；所述的金属内套(29)与介板(31)之间设置密封胶条(30)，金属内套(29)底端设置二冷水的出水孔(41)，在金属内套(29)的上沿设有布油系统(28)和保护气环(27)；所述的封水板(40)安装在金属内套(29)底端与底板(38)接缝下面；所述的励磁线圈(36)通过定位卡具固定在冷却水腔内并浸没在冷却水中；所述的定位卡具包括固定上板(34)、固定螺栓(35)和固定下板(37)，所述的励磁线圈(36)固定在固定上板(34)和固定下板(37)之间，通过设在外套侧面(33)的电磁连接电缆(42)与大功率低频电源连接；在外套侧面(33)上端面附近设置排气阀(32)；所述的布油系统(28)由2个油沟槽(45)、渗油缝(44)和油盖板(46)构成，2个油沟槽(45)与油盖板(46)一起构成2个储油室，储油室之间由若干渗油缝(44)连通，所述的布油系统(28)与供油系统(26)相通；所述的保护气环(27)上设有保护气的进口和出口。2.根据权利要求1所述的一种电磁半连续铸造装置，其特征在于：所述的坩埚熔炼炉和坩埚静置炉所用坩埚均为无镍铸钢坩埚，装料容量为0.8～3t，用电阻加热体加热或用天然气加热。3.根据权利要求1所述的一种电磁半连续铸造装置，其特征在于：所述的移液管B，为外包硅酸铝保温棉(10)并用玻璃丝带(11)缠绕的倒U型不锈钢管；所述的移液管B包括主管(9)、长外套管(14)和短外套管(13)，所述的移液管B的进液端设置长外套管(14)，长外套管(14)的下端在移液管B进口端附近焊接、长外套管(14)的上端设置连接法兰(7)，连接法兰(7)与坩埚密封盖板(2)中心的法兰连接，连接法兰(7)与坩埚密封盖板(2)中心的法兰之间填充密封石墨盘根(6)，并通过紧固卡具(5)加压密封；移液管B的出口端设置短外套管(13)，短外套管(13)的下端在移液管B出口端附近焊接；所述的移液管B靠近出口端设置支撑架(12)，所述的支撑架(12)具有高度调节功能；所述的移液管B的进液端设置挡流槽(1)；所述的坩埚密封盖板(2)上设置连接电极(4)，所述的主管(9)上进口端附近的弯曲处设置温控点(8)；所述的温控点(8)与加温控制装置连接；所述的加温控制装置通过控温电缆依次与坩埚密封盖板(2)、紧固卡具(5)、长外套管(14)、主管(9)和短外套管(13)连接形成加热回路。4.根据权利要求1所述的一种电磁半连续铸造装置，其特征在于：所述的挡流槽(1)为活动挡流槽，用于熔体压出时在进液端避免不洁净的底部液流进入移液管B中；在熔体出口端通过控流机构的圆锥体(15)的塞入程度进行流量控制。5.根据权利要求1所述的一种电磁半连续铸造装置，其特征在于：所述的移液管A和移液管B结构相同，用于把熔体从坩埚熔炼炉导入坩埚静置炉，出口端无须进行流量控制；所述的移液管A和移液管B的加温控制装置为移液管通过低电压大电流加热实时控制装置，其电压为24V，电流为1000～2000A；所述的移液管A和移液管B的规格为外径2～38mm、壁厚2.5～4mm。6.根据权利要求1所述的一种电磁半连续铸造装置，其特征在于：所述的控流机构包括圆锥体(15)、挂钩A(16)、杠杆(17)、配重(20)和支架(21)，所述的支架(21)包括底板(38)、门形架和立板，所述的杠杆(17)为开叉杠杆，杠杆(17)开叉端通过挂钩A(16)连接圆锥体(15)、另一端设置配重(20)；杠杆(17)通过支撑铰(18)安装在立板上；所述的门形架上设置调节螺栓(19)，调节螺栓(19)通过螺纹安装在门形架上，调节螺栓(19)的下端与杠杆(17)接触，通过调节螺栓(19)与配重(20)来调节圆锥体(15)与移液管B出口之间的缝隙来调控流量，圆锥体(15)的顶角为30～45度，高度为30～40mm。7.根据权利要求1所述的一种电磁半连续铸造装置，其特征在于：所述的分流装置包括高度与水平调节螺母(24)、悬挂支架(22)和槽(23)；所述的悬挂支架(22)分别由两根横杆通过连接杆与槽(23)连接；所述的高度与水平调节螺母(24)有四个，分别安装在两根悬挂支架(22)的两端，高度与水平调节螺母(24)的下端与电磁结晶器系统(47)的介板(31)上表面接触，用于调节槽(23)的高度和水平状态；所述的槽(23)侧面设置多个分流孔(25)；所述的槽(23)为矩形槽或圆形槽；所述的槽(23)的材料采用奥氏体不锈钢材质；所述的分流孔(25)为Φ15～20mm的圆孔或H10～15mm×L15～30mm的矩形孔；分流孔(25)距槽(23)底面边部距离不小于5～15mm；槽(23)底部为平底或下凹底。8.根据权利要求1所述的一种电磁半连续铸造装置，其特征在于：所述的金属内套(29)由6001、6063、6069或6N01铝合金的锻造坯料机加工而成，侧面厚度为10～25mm，且靠冷却水腔侧面加工有加强筋，金属内套(29)与金属液接触面加工光洁度达到6.4或以上；金属内套(29)底端的二冷水出水孔(41)直径为1.0～3...

【专利技术属性】
技术研发人员：乐启炽，侯健，贾永辉，王熙博，宝磊，张志强，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21