[發明專利]鋁合金中頻電磁振蕩半連續鑄造用結晶器

無效

• 申請號: 200710190962.8
• 申請日: 2007-11-30
• 公開（公告）號: CN101185960A
• 公開（公告）日: 2008-05-28
• 發明（設計）人: 王家淳;郭世杰;劉金炎;馬科
• 申請（專利權）人: 蘇州有色金屬研究院有限公司
• 主分類號: B22D11/115
• 分類號: B22D11/115
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司
• 代理人: 陳忠輝;姚姣陽

技術領域

本發明涉及鋁合金中頻電磁振蕩半連續鑄造用結晶器，屬于鋁合金半連續鑄造技術領域。

背景技術

目前鋁合金鑄造通常采用直冷式半連續鑄造工藝來生產鋁合金的圓錠和扁錠，為了細化鋁合金鑄錠的晶粒尺寸，提高鑄錠的綜合質量，采取了多種方法，包括：添加晶粒細化劑、改善鑄錠的冷卻環境、施加外場輔助鑄造等。

添加晶粒細化劑(Al-Ti-B/Al-Ti-C)是鋁合金生產企業普遍采用的一種細化方法，廣泛應用于純鋁以及低合金含量鋁合金鑄錠的生產中。該方法的主要原理是通過在鋁熔體內引入大量的異質形核核心來達到細化晶粒的目的。雖然這種方法細化效果明顯，但是細化劑價格較貴，并且對于2×××和7×××硬鋁合金，細化效果不明顯。

改善鑄錠的冷卻環境主要是通過增大鑄錠冷卻速率的方式來達到細化晶粒的目的。較先進的鋁合金鑄造生產工藝，如低液位鑄造、氣滑鑄造、鋁合金鑄軋等，均是通過增大鋁合金鑄坯的冷卻環境提高鑄錠的綜合性能。但是這些鑄造工藝裝備比較復雜，對自動化要求的程度較高，而且其中的關鍵技術實行保密，不利于推廣運用。

通過施加外場輔助鑄造來細化鑄錠晶粒是目前研究的熱點，主要包括施加機械攪拌、超聲波、電磁場等。施加機械攪拌來細化鋁合金鑄錠組織曾廣泛采用，并取得了明顯的細化效果，但是機械攪拌時攪拌棒非常容易被鋁合金熔體腐蝕，導致對熔體造成二次污染，因此已基本不采用。施加超聲波也是細化效果較好的方式之一，但是施加超聲時超聲的振頭必須要浸入到鋁熔體中，在對熔體進行超聲振動的同時勢必也對熔體污染，因此超聲波的使用也受到了一定的限制。電磁場通過感應線圈產生的電磁波作用于鋁合金熔體，由于電磁波的傳播可以不依靠任何介質，因此電磁場作用于鋁熔體具有“非接觸”特性，從而有效的避免了雜質對熔體的二次污染。

電磁振蕩技術是采用復合電磁場即直流磁場和交流磁場的復合作用對凝固熔體達到細化鑄錠晶粒的目的。法國研究學者Vives首先將工頻電磁振蕩技術應用于鋁合金的半連續鑄造，有效的細化了晶粒。專利CN1425519在此基礎上采用更低的電磁場頻率，開發了鋁合金低頻電磁鑄造技術。但是，采用低頻電磁振蕩技術由于振蕩頻率的選擇范圍較窄，對鑄錠的細化效果有限，此外，由于低頻電磁場強烈的攪拌作用會使熔體液面出現波動，容易卷氣和裹渣。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術存在的不足，提供一種鋁合金中頻電磁振蕩半連續鑄造用結晶器，實現細化鑄錠晶粒的作用。

本發明的目的通過以下技術方案來實現：

鋁合金中頻電磁振蕩半連續鑄造用結晶器，包括結晶器上蓋、結晶器本體和石墨內襯，石墨內襯鑲嵌在結晶器的內壁，其特點是：在石墨內襯上側安裝保溫帽，在保溫帽的外側布置交流線圈，在交流線圈的外側布置直流線圈，交流線圈和直流線圈的外圍設置絕緣墊圈，絕緣墊圈使交流線圈及直流線圈與結晶器本體隔離。

進一步地，上述的鋁合金中頻電磁振蕩半連續鑄造用結晶器，所述結晶器本體的材質采用鍛鋁。

更進一步地，上述的鋁合金中頻電磁振蕩半連續鑄造用結晶器，所述保溫帽的厚度為5～20mm。

再進一步地，上述的鋁合金中頻電磁振蕩半連續鑄造用結晶器，所述交流線圈采用單匝銅板或者多匝銅管制成，所述直流線圈也采用單匝銅板或者多匝銅管制成。

本發明技術方案突出的實質性特點和顯著的進步主要體現在：

本發明結構新穎，在保溫帽的外側布置有交流線圈和直流線圈，鑄造過程中通過兩個磁場的相互耦合作用實現對鋁合金熔體的中頻電磁振蕩，達到細化鑄錠晶粒的目的。采用中頻交流電磁場，有效的避免了低頻電磁場強烈攪拌作用產生的熔體液面波動，使得熔體不易卷氣和裹渣。電磁振蕩磁場頻率范圍較寬，實現多種頻率的電磁振蕩功能。本發明結晶器可根據不同鋁合金系列的鑄造特性改變電磁振蕩的施加方式和施加時間，在保證鑄錠成品率的同時達到較優的電磁振蕩效果。

附圖說明

下面結合附圖對本發明技術方案作進一步說明：

圖1：本發明中頻電磁振蕩半連續鑄造用結晶器的剖視示意圖；

圖2：本發明中頻電磁振蕩半連續鑄造用結晶器應用時的示意圖。

圖中各附圖標記的含義見下表：