[實用新型]一種制備大規格超高強鋁合金連續鑄錠的裝置

有效

• 申請號: 201320879330.3
• 申請日: 2013-12-27
• 公開（公告）號: CN203635884U
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發明（設計）人: 徐駿;王海軍;張志峰;李豹
• 申請（專利權）人: 北京有色金屬研究總院
• 主分類號: B22D11/041
• 分類號: B22D11/041;B22D11/114;B22D11/115
• 代理公司: 北京北新智誠知識產權代理有限公司 11100
• 代理人: 劉徐紅

技術領域

本實用新型涉及一種制備大規格超高強鋁合金連續鑄錠的裝置，屬于金屬材料加工領域，特別涉及金屬連鑄工藝技術領域。

背景技術

半連續鑄造具有結晶速度高，力學性能好，金屬純凈度高，可減少切頭切尾的幾何百分比，提高勞動效率等優點，因此，在鋁合金中得到廣泛的應用。然而研究也發現，該類制備方法是一個復雜動態凝固過程，各種缺陷如晶粒粗大、開裂和組織成分偏析等容易在凝固過程中形成。尤其是制備高合金化超高強鋁合金，更易產生枝晶偏析，并且在鑄坯中產生強的內應力和裂紋傾向，對后期鋁合金塑性變形也會造成不良影響，還會影響合金熱處理強化效果。在制備鋁合金大鑄錠（鑄錠直徑超過20英寸（508mm））時，產生組織、成分、性能的不均勻現象，導致較大的鑄造應力，使鑄錠發生開裂，增加材料報廢率；增加了后續熱處理效率，對于變形合金，還能降低塑性變形性能、增加加工過程能耗，也會增加成本。隨著人類對材料性能、能源的消耗、產品的成本越來越關注，對連鑄坯的質量也提出了更高的要求。因此，近年來，很多研究者采取了各種辦法，以便制備低成本、低能耗、高性能、高效率的鑄錠。

電磁攪拌技術對熔體進行處理，可以使得不均勻特性減小，可以適當改善普通半連續鑄造所導致的缺陷，并且電磁攪拌是無污染控制流體流動、改善鑄錠組織的一種非常有效方法。因此，電磁攪拌技術在半連續鑄造的應用得到了推廣。

為了提高電磁攪拌技術對熔體處理效果，國內外已經有一些相應設備并制定了一些新型的處理方法。專利CN100566888C介紹了一種圓坯連鑄結晶器電磁攪拌參數的制定方法，主要是先經過模擬計算、觀察、判斷及修正后所得到的勵磁電流強度和頻率條件下，檢測鑄坯的皮下裂紋、芯部裂紋、縮孔、中心疏松、皮下氣泡及等軸率等質量，最后確定電磁攪拌參數。該發明可以快速、準確有效地判斷現有電磁攪拌參數的合理性及電磁攪拌強度的強弱，以確定不同條件下電磁攪拌所需的最佳電流強度和頻率，同時應用優化后的參數，可以明顯減少鑄坯表面和皮下夾雜物及氣泡，擴大等軸晶率，改善芯部質量，提高組織致密性和均勻性并減少漏鋼幾率。ABB公司公布了一種應用于連鑄過程中電磁攪拌技術（EP0679115B2），該電磁攪拌方法特征在于，通過交流磁力攪拌熔體，改變熔融金屬彎液面，或者在現有磁力攪拌條件下，在結晶器內部引進一個與主運動方向相反的攪拌器。該發明公布的方法可以控制連續鑄造模具內電磁攪拌密度。最終可以獲得很好組織性能的連鑄坯。

現有很多設備及方法都是改善電磁攪拌對熔體處理效果，而對合金熔體處理后鑄造過程影響并不大，比如無法改善冷卻過程中溫度場無法減小液穴，從而改善鑄錠組織性能。最關鍵的是目前電磁攪拌技術在鑄造中的應用都無法解決制備大規格錠坯的一些難點，比如組織性能均勻性問題和大鑄錠開裂問題。本課題組在專利CN101745629A中提出了一種環縫式電磁攪拌技術，可以克服電磁感應趨膚效應的不利影響，并且可以在制漿室內設置可通入冷卻介質的內部冷卻控制器，內部冷卻控制器的外壁與制漿室的內側之間形成環形間隙，可以時半固態熔體在電磁攪拌力的作用下在此縫隙中進行較為強烈的攪拌，同時內部冷卻控制器通入冷卻介質可使漿料的散熱更加均勻，溫度場的分布也更加均勻，得到漿料組織分布更為理想。

實用新型內容

針對現有熔體處理技術的有限處理效果和熔體處理與鑄造相分離等缺點，為了進一步改善熔體處理效果，以及提升本發明人提出的環縫式電磁攪拌的應用性，本實用新型基于環縫式電磁攪拌技術基礎上進一步創新優化，從而提出一種新型熔體處理技術，其目的是設計一種強剪切的熔體處理裝置，同時又直接用到半連續鑄造過程中，從而改善熔體質量、鑄坯質量，提高鑄錠鑄造性能以及后續加工性能，實現高效率低成本制備大尺寸鋁合金鑄錠。

本實用新型的提出一種制備大規格超高強鋁合金連續鑄錠的新裝置，主要針對制備直徑大于20英寸的Al-Zn-Mg-Cu系列鋁合金鑄棒，不僅能夠實現對熔體高剪切效果、熔體處理與鑄造平臺連續對接，還可以大幅度提高鑄造過程中熔體徑向溫度梯度、改善。