[發明專利]一種電磁復合控制電渣重熔細晶鑄造方法及裝置

在審

• 申請號: 201410712573.7
• 申請日: 2014-11-28
• 公開（公告）號: CN104388689A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: 楊院生;羅天驕;李應舉;張建偉;王聰
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: C22B9/187
• 分類號: C22B9/187;C22B9/18
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

1.一種電磁復合控制電渣重熔細晶鑄造方法，其特征在于，利用施加的脈沖磁場與熔體中的感生電流和電渣重熔電流復合產生的周期性電磁力作用下，金屬熔體產生強制對流，細化金屬材料凝固組織，減少成分偏析。

2.按照權利要求1所述的電磁復合控制電渣重熔細晶鑄造方法，其特征在于：采用脈沖電源輸出的可控制脈沖電流，在勵磁線圈中產生脈沖磁場，其脈沖電壓控制在50～200V。

3.按照權利要求1所述的電磁復合控制電渣重熔細晶鑄造方法，其特征在于：電渣重熔細晶鑄造過程中，脈沖磁場的頻率控制在2.5～20Hz范圍內。

4.按照權利要求1所述的電磁復合控制電渣重熔細晶鑄造方法，其特征在于，具體按以下步驟進行：

(a)將勵磁線圈安裝在渣池和金屬熔池部位，并與脈沖電源輸出端連接；

(b)啟動電渣重熔爐，通過鑄造機控制電渣鑄錠下行的速度，當渣池和金屬熔池在結晶器中的位置穩定之后，開啟脈沖電源，采用脈沖電源輸出的可控制脈沖電流，在勵磁線圈中產生脈沖磁場，控制脈沖磁場的電壓與頻率，脈沖電壓控制在50～200V；電渣重熔細晶鑄造過程中，脈沖磁場的頻率控制在2.5～20Hz范圍內；

(c)脈沖磁場與熔體中的感生電流和電渣重熔電流復合產生的周期性電磁力作用下，金屬熔體產生強制對流，抑制金屬熔池中固液界面附近晶核的長大，細化金屬材料凝固組織，減少成分偏析；

(d)金屬液滴在方向和大小周期性變化的電磁力作用下能夠碎化成液滴，提高金屬液滴與渣液的接觸面積和接觸時間，起到凈化作用；

(e)當電渣重熔結束并且鑄錠完全凝固后，關閉脈沖電源，使勵磁線圈停止工作，關閉電渣重熔電源，取出自耗金屬電極，并取出鑄錠。

5.一種權利要求1所述方法的電磁復合控制電渣重熔細晶鑄造裝置，其特征在于，該裝置包括電渣重熔工作電源、脈沖電源和電磁復合控制電渣重熔結晶器，結晶器設有結晶器紫銅內套、側面冷卻水套、底部冷卻水套、勵磁線圈，具體結構如下：

結晶器紫銅內套內的底部設置與電渣鑄錠同材質的引錠，結晶器紫銅內套外側設置側面冷卻水套，側面冷卻水套的下部側面設置側面冷卻水套進水口，側面冷卻水套的上部側面設置側面冷卻水套出水口，勵磁線圈設置于冷卻水套內的冷卻水中，勵磁線圈與脈沖電源連接；

電渣重熔工作電源分別與金屬電極和紫銅電極板連接，金屬電極的一端伸至結晶器紫銅內套中，通過金屬電極使結晶器紫銅內套中形成渣池和金屬熔池，渣池位于金屬熔池頂部；紫銅電極板設置于引錠的底部，與引錠接觸；紫銅電極板的底部設置底部冷卻水套，底部冷卻水套的底部設置下拉桿和底部冷卻水套進水口，底部冷卻水套進水口穿設于下拉桿中，底部冷卻水套的側面設置底部冷卻水套出水口。

6.按照權利要求5所述的電磁復合控制電渣重熔細晶鑄造裝置，其特征在于，結晶器的外殼為鑄鐵材質，結晶器的上下法蘭為不銹鋼材質，且厚度均為5～10mm。

7.按照權利要求5所述的電磁復合控制電渣重熔細晶鑄造裝置，其特征在于，結晶器內套采用紫銅材質，厚度為15～25mm，形狀為喇叭狀，且上口小、下口大，傾斜角度為1～6°。

8.按照權利要求5所述的電磁復合控制電渣重熔細晶鑄造裝置，其特征在于，磁感應線圈直接浸泡在結晶器冷卻水套內，用于產生脈沖磁場，勵磁線圈由橫截面尺寸為3×8mm塑封扁銅線繞制而成，高50～85mm，總匝數為50～300。

9.按照權利要求5所述的電磁復合控制電渣重熔細晶鑄造裝置，其特征在于，首先將結晶器安裝到電渣重熔鑄造平臺，在紫銅水冷結晶器內套里盛有熔融的電渣，自耗金屬電極一端插入熔渣內，自耗金屬電極、渣池、金屬熔池、引錠、紫銅電極板通過導線和電渣重熔工作電源形成回路；在通電過程中，渣池釋放焦耳熱，將自耗金屬電極端頭逐漸熔化，熔融金屬匯聚成液滴，穿過渣池，落入結晶器，形成金屬熔池，受水冷作用，迅速在引錠頂部凝固形成鋼錠。