[發明專利]強剪切與電磁場協同制備大規格均質鑄錠的裝置及方法

有效

• 申請號: 201810366773.X
• 申請日: 2018-04-23
• 公開（公告）號: CN108543921B
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發明（設計）人: 左玉波;劉旭東;朱慶豐;張恩閣;劉凡正;孔淑萍
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: B22D11/115
• 分類號: B22D11/115;B22D11/114
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

1.一種強剪切與電磁場協同制備大規格均質鑄錠的方法，其特征在于采用強剪切與電磁場協同制備大規格均質鑄錠的裝置，該裝置包括結晶器、熱頂、感應線圈、熔體強剪切單元和引錠；感應線圈位于結晶器冷卻水套內部；結晶器外套內壁鑲嵌有石墨環；熔體強剪切單元的上部為驅動電機，驅動電機下方為定子套筒，定子套筒頂部設有頂板與驅動電機的外殼固定連接，驅動電機與連接軸裝配在一起，連接軸底端固定連接剪切葉片，連接軸和剪切葉片位于定子套筒內部；所述的熔體強剪切單元與升降裝置裝配在一起，所述的連接軸的軸線與結晶器的軸線重合；所述的定子套筒內部設有隔板，隔板上方的部分為絕熱段，下方為開孔段；絕熱段的外壁上鑲嵌耐高溫絕熱材料；開孔段的側壁上開設有通孔；剪切葉片位于開孔段內，連接軸與隔板滑動密封連接；所述的耐高溫絕熱材料選用石棉、硅酸鋁氈或石墨管；所述的定子套筒的材質為低碳鋼、鈦、高溫鎳基合金或石墨；所述的隔板的材質與定子套筒相同；所述的剪切葉片的數量為2~10個，寬度2~100mm，葉片厚度0.5~8mm，與連接軸夾角0~80°；所述的剪切葉片的材質為低碳鋼、鉬、鈦、高溫鎳基合金、耐熱陶瓷或石墨；

方法包括以下步驟：

（1）在熔煉爐中進行合金熔煉，經精煉和靜置后獲得鋁合金熔體；

（2）抬升引錠到結晶器內石墨環下沿位置，使熱頂、結晶器及引錠形成上端開口且下端封閉的空間；

（3）向結晶器冷卻水套內通入冷卻水；對感應線圈通入交流電；控制熔體溫度高于液相線50~100℃，將鋁合金熔體澆入結晶器內，通過澆嘴或分流盤控制鋁合金熔體流量；所述的感應線圈由耐熱銅管或扁銅線制成，線圈匝數20~200匝，工作時的電流頻率為5~150Hz，電流強度為1~600A；

（4）先對熔體強剪切單元的開孔段進行預熱處理，將其加熱至鋁合金熔體的澆鑄溫度；結晶器內鋁合金熔體的液面高度達到設定值后，通過升降裝置將熔體強剪切單元位置下調，插入結晶器內的熔池中并位于工作預設位置，啟動驅動電機使剪切葉片旋轉，同時開啟鑄造機開始鑄造，鑄造速度20~200mm/min，鑄造溫度690~730℃，冷卻水流量30~300L/min；當定子套筒在工作預設位置時，開孔段的底端與石墨環上沿之間的垂直高度差≤150mm；鑄造過程中，通過剪切葉片對鋁合金熔體進行剪切作用，與感應線圈產生的電磁場形成復合作用，直至完成鑄造獲得鋁合金鑄錠；鋁合金鑄錠為直徑≥100mm的鋁合金圓錠。