[發明專利]一種時變磁場下金屬水平凝固研究裝置與方法

有效

• 申請號: 201910783516.0
• 申請日: 2019-08-23
• 公開（公告）號: CN110405167B
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 劉艷潔;徐燕祎;常旺;申延平;葉春洋;張云虎;陳湘茹;翟啟杰
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: B22D11/11
• 分類號: B22D11/11;C22C21/02;C22F1/043;C21D1/63
• 代理公司: 南京蘇創專利代理事務所(普通合伙) 32273
• 代理人: 楊勇

本發明公開了一種時變磁場下金屬水平凝固研究裝置,包括加熱爐，頂部、底部和兩側覆蓋隔熱板的坩堝，可控制坩堝水平和豎直移動的導軌，承裝上述設備帶有滑輪的移動臺，產生時變磁場的線圈，控制線圈內電流參數的電源控制柜，用于液淬的液淬槽，控制液淬槽上升的空氣壓縮機；通過在加熱爐內加熱盛裝固態金屬樣品的坩堝，使得樣品融化，將坩堝移出加熱爐后，由于坩堝頂部、底部和兩側覆蓋保溫板，另外兩側暴露于空氣中，因此坩堝內的金屬液體由未覆蓋保溫板的兩側水平凝固，當坩堝置于線圈內，金屬液體在時變磁場作用下水平凝固，達到某一時刻進行淬火，可記錄金屬液在時變磁場作用下，水平凝固過程中某一時刻的組織形貌、溶質分布等信息。

技術領域

本發明屬于金屬材料凝固組織控制技術領域，尤其涉及一種時變磁場下金屬水平凝固研究裝置與方法。

背景技術

金屬凝固組織的細化有利于提高金屬的綜合性能，在鋼鐵生產中顯得尤為重要，目前，鋼鐵生產總量的80％由連鑄完成。為了提高鑄坯質量，往往采用多種手段提高鑄坯中等軸晶率，傳統方法包括提高拉速、在連鑄不同位置施加冷卻水，對鑄坯進行保溫、軋制等。此外，在結晶器、二冷區施加脈沖磁場也能顯著提供等軸晶率。然而時變磁場作用下，連鑄過程中晶粒細化的機理尚未完全認清。

為了揭示上述機理，須研究外加磁場對連鑄過程金屬凝固的影響。因此需要在實驗室條件下構建與金屬連鑄過程相同的凝固條件。已有研究磁場對金屬凝固過程影響的裝置和方法，往往是通過向垂直生長的金屬施加外部磁場，進而研究磁場對金屬凝固過程中枝晶形貌、生長、溶質分布等影響。實際連鑄過程中，金屬液并非垂直凝固，而是由外部鑄坯向內部凝固，譬如二冷區的豎直段，金屬液由鑄坯表面水平向內凝固。為研究時變磁場下連鑄二冷區晶粒細化機理，亟需在實驗室條件下，構造與連鑄二冷區金屬液凝固方向相同的實驗條件，并研究時變磁場對金屬水平凝固的影響。

發明內容

發明目的：針對以上問題，本發明提出一種時變磁場下金屬水平凝固裝置與方法，通過該裝置可以研究時變磁場對金屬水平凝固的影響。

技術方案：為實現本發明的目的，本發明所采用的技術方案是：一種用于研究時變磁場下金屬水平凝固過程的裝置，該裝置包括加熱爐爐體(1)、加熱爐爐蓋(2)、軸承(3)、第一導軌(4A)、第二導軌(4B)、連接桿(5)、手持桿(6)、坩堝(7)、保溫板(8)、第一不銹鋼板(9)、液淬槽底座(10)、液淬槽(11)、支架(12)、水冷線圈(13)、空氣壓縮機(14)、氣管(15)、滑輪(16)、電源控制柜(17)、移動臺(18)，第二不銹鋼板(19)；

所述移動臺(18)內部底面兩側均安裝有第一導軌(4A)，所述加熱爐爐體(1)放置在移動臺(18)內部底面上，并處于兩側的第一導軌(4A)之間，移動臺(18)內的兩根第二導軌(4B)分別與內部底面兩側的第一導軌(4A)通過軸承(3)在豎直方向上垂直連接，并且第二導軌(4B)可在第一導軌(4A)上水平移動；手持桿(6)兩端通過軸承(3)與兩根第二導軌(4B)垂直連接，第二不銹鋼板(19)兩端設置有連接桿，該連接桿兩端通過軸承(3)與兩根第二導軌(4B)垂直連接，第二不銹鋼板(19)位于手持桿(6)下方一定距離，所述手持桿(6)和第二不銹鋼板(19)的兩端軸承(3)通過連接桿(5)連接，手持桿(6)和第二不銹鋼板(19)可以在第二導軌(4B)垂直上下移動并停留固定；

所述第一不銹鋼板(9)放置在第二不銹鋼板(19)上，第一不銹鋼板(9)和第二不銹鋼板(19)中心均設置有孔，并且兩個孔中心對齊，第二不銹鋼板(19)下表面設置的保溫板(8)穿過第一不銹鋼板(9)上的孔；所述手持桿(6)中部下方懸掛的坩堝(7)依次穿過第一不銹鋼板(9)和第二不銹鋼板(19)上的孔，并且所述坩堝(7)兩個側面被所述保溫板(8)包圍，所述坩堝(7)底部焊接有保溫板(8)；提拉或水平移動手持桿(6)時，坩堝(7)、保溫板(8)、第一不銹鋼板(9)、第二不銹鋼板(19)、連接桿(5)隨之一同移動；