[發明專利]制備大尺寸合金連續鑄錠的裝置和方法

在審

• 申請號: 201710629381.3
• 申請日: 2017-07-28
• 公開（公告）號: CN107520416A
• 公開（公告）日: 2017-12-29
• 發明（設計）人: 周冰
• 申請（專利權）人: 上海應用技術大學
• 主分類號: B22D11/115
• 分類號: B22D11/115;B22D11/112
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司31001
• 代理人: 吳寶根,王晶

1.一種制備大尺寸合金連續鑄錠的裝置，包括熔爐、結晶器（6）、保溫套（4）、引錠（14），熔爐下部通過浸入式水口（3）插入結晶器（6）中，所述結晶器（6）上部設有保溫套（4），底部設有引錠（14），其特征在于：所述結晶器（6）上部插有冷卻攪拌器（8），下部設有二次水冷裝置（7），所述冷卻攪拌器（8）內部設有冷卻管（9），其上部與旋轉接頭（13）相連，其外側與傳動齒輪（10）相連；所述攪拌冷卻器（8）、內部冷管（9）通過旋轉接頭（13）與進水管（12）和出水管（11）相連并形成封閉的水循環冷卻通道，從而達到熔體-攪拌器壁-循環水直接接觸的高效傳熱效果；所述結晶器（6）外側或內部設有電磁攪拌器（5），由冷卻攪拌器（8）與電磁攪拌器（5）相互藕合,使整個熔爐中的熔體（1）產生充分均勻的攪拌。

2.根據權利要求1所述的制備大尺寸合金連續鑄錠的裝置，其特征在于：所述冷卻攪拌器（8）為直桿攪拌軸、具有槳葉的攪拌軸、具有溝槽的攪拌軸、具有枝杈的攪拌軸、具有凸臺的攪拌軸中的一種；所述冷卻攪拌器（8）的材質為不銹鋼、陶瓷、表面涂有耐火涂層的材料中的一種。

3.根據權利要求1所述的制備大尺寸合金連續鑄錠的裝置，其特征在于：所述旋轉接頭（13）為復合內管固定式接頭或復合內管旋轉式接頭，冷卻介質流經進水管（12）和旋轉接頭（13），從內部冷管（9）流入攪拌冷卻器（8），并沿著內部冷管（9）和攪拌冷卻器（8）之間的縫隙流回旋轉接頭（13），最終從出水管（11）流出。

4.根據權利要求1所述的一種制備大尺寸合金連續鑄錠的裝置，其特征在于：所述內部冷管（9）結構為通管，或在偏底部邊壁上開有孔洞的管，冷卻介質由內部冷管（9）上部流入，下部流出。

5.根據權利要求1所述的制備大尺寸合金連續鑄錠的裝置，其特征在于：所述結晶器（6）內部通冷卻水進行冷卻；所述電磁攪拌器（5）為旋轉電磁攪拌器或行波電磁攪拌器或符合電磁攪拌器，所述電磁攪拌器（5）置于結晶器（6）內部形成復合電磁攪拌結晶器。

6.根據權利要求1所述的制備大尺寸合金連續鑄錠的裝置，其特征在于：所述結晶器的材質為銅質材料或石墨。

7.一種應用權利要求1-6任一所述的裝置制備大尺寸合金連續鑄錠的方法，其特征在于：首先將合金錠在熔爐中熔化、精煉、除氣、排渣后，利用浸入式水口（3）或流槽轉移到結晶器（6）中，由保溫套（4）對熔體（1）保溫，減輕結晶器（6）帶給熔體（1）上部邊壁位置的一次冷卻，用具有熔體-攪拌器壁-循環水結構的冷卻攪拌器對熔體進行強冷卻，使熔體（1）中間位置迅速降溫，形核長大的晶粒不斷的向下沉積，同時結晶器（6）對熔體（1）下部邊壁位置降溫形成凝固殼，使熔體（1）邊部和心部都能夠快速的冷卻，減少熔體（1）心部和邊部的溫差，減少后續熱裂傾向；同時采用冷卻攪拌器（8）的機械攪拌和電磁攪拌器（5）的電磁攪拌來實現熔體溫度和成分的相對均勻，偏下部的熔體（1）在結晶器（6）的作用下邊部熔體（1）形成一次凝固殼，下部的二次水強化凝固殼，底部的引錠（14）拉著鑄錠緩慢下降，得到大規格細晶均質鋁合金鑄錠。

8.根據權利要求7所述的制備大尺寸合金連續鑄錠的方法，其特征在于：所述冷卻攪拌軸（8）的轉速為100-2000r/min，所用的冷卻介質為水、壓縮氣體、冷卻油中的一種，通過改變冷卻介質或冷卻介質的流速來改變冷卻效果，使結晶器內熔體中間部位快速降溫。