A device and method for synergistic preparation of large-size homogeneous ingots by strong shearing and electromagnetic fields are described. The device comprises a mold, an induction coil and a melt strong shearing unit. The upper part of the melt strong shearing unit is a driving motor, and the lower part of the driving motor is a stator sleeve. The driving motor is assembled with a connecting shaft to fix a connection at the bottom of the shaft. The shearing blades, the connecting shaft and the shearing blade are positioned inside the stator sleeve. The methods are: (1) melting aluminum alloy melt; (2) lifting the ingot to the lower edge of the graphite ring in the mold; (3) cooling water is put into the cooling water jacket of the mold; induction coil is put into alternating current; aluminum alloy melt is poured into the mold; (4) inserting the strong shearing unit of the melt into the molten pool, starting the driving motor, through shearing action and electromagnetic field shape. Until the casting is completed. The device and method of the invention ensure the uniformity of the melt temperature field and the composition field, refine the microstructure, reduce the center segregation, and improve the casting speed.
【技术实现步骤摘要】
强剪切与电磁场协同制备大规格均质铸锭的装置及方法
本专利技术属于轻合金铸造
,特别涉及一种强剪切与电磁场协同制备大规格均质铸锭的装置及方法。
技术介绍
随着交通运输、航空航天等领域对铝合金大尺寸产品需求的与日俱增,半连续铸造铸锭尺寸不断增大。然而材料性能的稳定性和性能分布的均匀性严重制约了航空轻合金材料的发展。在半连续铸造大尺寸高强度铝合金铸锭时极易产生组织粗大不均匀、宏观偏析、热裂、冷裂等缺陷,严重制约了材料性能。在常规半连续铸造过程中,铸锭在结晶器和二次冷却水的作用下由外向内凝固,液穴内存在较大的温度梯度,特别是在铸造大尺寸铸锭时,液穴深度非常大,造成温度场和成分场极不均匀,导致严重的宏观偏析现象和开裂倾向。此外,很大的液穴深度严重限制了铸造速度,使得冷却强度降低,造成组织的粗大和不均匀现象。目前,国内外科研人员针对均匀温度场和成分场,改善铸锭的凝固条件,提高铸锭质量做了大量的研究工作。在半连续铸造过程中施加电磁场一方面可以在熔体中产生强对流来促进温度场和成分场的均匀性,改善铸锭的凝固行为;另一方面对金属熔体产生约束作用,是熔体表明形成弯月面,与结晶器的接触线高度减小从而使得凝固初生坯壳的位置下降,改善了铸锭的表面质量。但由于电磁场的集肤效应特性,即使是低频电磁场,在金属熔体中的作用深度也受到限制。特别是在铸造大尺寸铸锭时,铸锭中心位置电磁场强度很弱,边部的电磁场强度很强,导致其对温度场和成分场的调控能力受到限制,对铸锭横截面组织的均匀性控制能力下降。机械搅拌虽然可以非常好的的均匀温度场和成分场,但是机械搅拌产生的漩涡会引起夹杂、裹气等缺陷;定子 ...
【技术保护点】
1.一种强剪切与电磁场协同制备大规格均质铸锭的装置,其特征在于包括结晶器、热顶13、感应线圈11、熔体强剪切单元和引锭8;感应线圈11位于结晶器冷却水套10内部;结晶器外套内壁镶嵌有石墨环12;熔体强剪切单元的上部为驱动电机1,驱动电机1下方为定子套筒3,定子套筒3顶部设有顶板与驱动电机1的外壳固定连接,驱动电机1与连接轴2装配在一起,连接轴2底端固定连接剪切叶片4,连接轴2和剪切叶片4位于定子套筒3内部。
【技术特征摘要】
1.一种强剪切与电磁场协同制备大规格均质铸锭的装置,其特征在于包括结晶器、热顶13、感应线圈11、熔体强剪切单元和引锭8;感应线圈11位于结晶器冷却水套10内部;结晶器外套内壁镶嵌有石墨环12;熔体强剪切单元的上部为驱动电机1,驱动电机1下方为定子套筒3,定子套筒3顶部设有顶板与驱动电机1的外壳固定连接,驱动电机1与连接轴2装配在一起,连接轴2底端固定连接剪切叶片4,连接轴2和剪切叶片4位于定子套筒3内部。2.根据权利要求1所述的一种强剪切与电磁场协同制备大规格均质铸锭的装置,其特征在于所述的熔体强剪切单元与升降装置装配在一起,所述的连接轴2的轴线与结晶器的轴线重合。3.根据权利要求1所述的一种强剪切与电磁场协同制备大规格均质铸锭的装置,其特征在于所述的定子套筒3内部设有隔板,隔板上方的部分为绝热段,下方为开孔段;绝热段的外壁上镶嵌耐高温绝热材料;开孔段的侧壁上开设有通孔;剪切叶片4位于开孔段内,连接轴2与隔板滑动密封连接;当定子套筒在工作预设位置时,开孔段的底端与石墨环12上沿之间的垂直高度差≤150mm。4.根据权利要求1所述的一种强剪切与电磁场协同制备大规格均质铸锭的装置,其特征在于所述的耐高温绝热材料选用石棉、硅酸铝毡或石墨管。5.根据权利要求1所述的一种强剪切与电磁场协同制备大规格均质铸锭的装置,其特征在于所述的定子套筒3的材质为低碳钢、钛、高温镍基合金或石墨。6.根据权利要求1所述的一种强剪切与电磁场协同制备大规格均质铸锭的装置,其特征在于所述的剪切叶片4的...
【专利技术属性】
技术研发人员:左玉波,刘旭东,朱庆丰,张恩阁,刘凡正,孔淑萍,
申请(专利权)人:东北大学,
类型:发明
国别省市:辽宁,21
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。