專利名稱：磁場(chǎng)增強(qiáng)型鋁合金低頻電磁鑄造結(jié)晶器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于一種有色金屬半連續(xù)鑄造技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種磁場(chǎng)增強(qiáng)型鋁合金低頻電磁鑄造結(jié)晶器。
技術(shù)背景在有色金屬半連續(xù)鑄造技術(shù)中，在鑄造時(shí)鑄錠表面經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些缺陷，如冷隔、表面裂紋、表面偏析等，導(dǎo)致產(chǎn)品在使用之前必須要進(jìn)行表面切削，這樣大大降低了成材率；另外，對(duì)于裂紋傾向較強(qiáng)的合金，如7XXX系鋁合金，在鑄造時(shí)或鑄造后鑄錠中會(huì)出現(xiàn)裂紋甚至裂開，使其不能使用，所以這種合金在鑄造時(shí)會(huì)采用很低的鑄造速度，但成材率還是很低。
實(shí)用新型內(nèi)容為了解決上述存在的問題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種磁場(chǎng)增強(qiáng)型鋁合金低頻電磁鑄造結(jié)晶器。它是采用內(nèi)置式感應(yīng)線圈，通過感應(yīng)線圈在金屬熔體中產(chǎn)生低頻電磁場(chǎng)，使金屬熔體產(chǎn)生強(qiáng)烈的對(duì)流。
本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)包括內(nèi)套、外套、水縫板、擋水板、感應(yīng)線圈，內(nèi)套頂端與外套頂端搭接，外套底板上置有水縫板，水縫板的另一端面與內(nèi)套的一個(gè)端面形成水眼，水縫板與內(nèi)套頂板之間設(shè)有擋水板，感應(yīng)線圈用螺桿和絕緣材料固定在由結(jié)晶器內(nèi)套、水縫板和結(jié)晶器外套所包圍的水腔內(nèi)，由感應(yīng)線圈和用磁性材料制成的外套構(gòu)成磁場(chǎng)發(fā)生裝置，在感應(yīng)線圈中通有低頻交流電，可以獲得較強(qiáng)的磁場(chǎng)。
本實(shí)用新型利用低頻電磁鑄造技術(shù)，有效地改善了鑄錠的表面質(zhì)量，大大降低了裂紋傾向較強(qiáng)合金的裂紋發(fā)生率。通過感應(yīng)線圈產(chǎn)生低頻電磁場(chǎng)，可以大大提高電磁場(chǎng)再金屬熔體中的滲透深度，提高了電磁場(chǎng)的約束能力和攪拌效果；另外，由于采用內(nèi)置式感應(yīng)線圈，使其更接近熔體，從而增加了電磁場(chǎng)的利用率；使磁場(chǎng)在磁性材料制成的外套內(nèi)傳輸，減少了磁場(chǎng)的損耗，從而提高了結(jié)晶器內(nèi)的磁場(chǎng)強(qiáng)度，并且可以改善其分布，進(jìn)一步提高了電磁場(chǎng)的約束能力和攪拌效果。


圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)剖視示意圖；圖2是本實(shí)用新型工作過程結(jié)構(gòu)剖視示意圖；
圖中1熔體入口，2內(nèi)套，3擋水板，4感應(yīng)線圈，5外套，6水縫板，7水眼，8水幕，9熔體，10鑄錠。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步描述本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)包括內(nèi)套2、外套5、水縫板6、擋水板3、感應(yīng)線圈4，外套5包圍在內(nèi)套2的外側(cè)，外套5底板上置有水縫板6，水縫板6的另一端面與內(nèi)套2的一個(gè)端面形成水眼，水縫板6與內(nèi)套2頂板之間設(shè)有擋水板3，感應(yīng)線圈4用螺桿和絕緣材料固定在由結(jié)晶器內(nèi)套2、水縫板6和結(jié)晶器外套5所包圍的水腔內(nèi)，由感應(yīng)線圈4和用磁性材料制成的外套5構(gòu)成磁場(chǎng)發(fā)生裝置，在感應(yīng)線圈4中通有低頻交流電。內(nèi)套2是由導(dǎo)熱好的鍛造鋁合金制成；感應(yīng)線圈4施加的低頻交流電頻率為10Hz～30Hz，強(qiáng)度為80A～200A，并在熔體中產(chǎn)生低頻電磁場(chǎng)；結(jié)晶器外套5是用超導(dǎo)磁性材料制成，可以獲得較強(qiáng)的磁場(chǎng)；水眼7的形狀為方形，尺寸為1mm×1mm～3mm×3mm，是由內(nèi)套2和水縫板6聯(lián)合構(gòu)成的，并且在鑄錠的二冷區(qū)形成均勻的水幕8。
在鋁合金低頻半連續(xù)鑄造過程中，當(dāng)金屬熔體9從熔體入口1進(jìn)入到結(jié)晶器中時(shí)，由于受到感應(yīng)線圈4產(chǎn)生的電磁場(chǎng)的作用，在熔體9和結(jié)晶器內(nèi)套2接觸處會(huì)形成較大弧度的彎月面，導(dǎo)致他們的接觸面積大大降低，進(jìn)而減弱了它們之間的換熱，所以金屬熔體9的凝固位置向結(jié)晶器出口處移動(dòng)，大大改善了表面質(zhì)量。另外，這個(gè)電磁場(chǎng)對(duì)金屬熔體的攪拌作用，使其產(chǎn)生強(qiáng)烈的對(duì)流，這種對(duì)流會(huì)有效地均勻金屬熔池內(nèi)的溫度場(chǎng)和減小熔池內(nèi)液穴的深度，從而提高了鑄錠10的內(nèi)部質(zhì)量和減少了裂紋的發(fā)生率。感應(yīng)線圈4被內(nèi)置到結(jié)晶器中，使其離熔體9的距離更近，提高了鑄造過程中電磁場(chǎng)的利用率。結(jié)晶器外套5用磁性材料制成，這樣不僅可以使熔體內(nèi)的電磁場(chǎng)強(qiáng)度增加30％，而且可以有效的改善電磁場(chǎng)的分布，使電磁場(chǎng)強(qiáng)度最大值向結(jié)晶器出口處移動(dòng)，增強(qiáng)了在凝固前沿的電磁場(chǎng)的攪拌能力，更好的改善鑄錠的內(nèi)部性能和抑制裂紋的發(fā)生。
權(quán)利要求1.一種磁場(chǎng)增強(qiáng)型鋁合金低頻電磁鑄造結(jié)晶器，包括內(nèi)套、外套、水縫板、擋水板、感應(yīng)線圈，外套包圍在內(nèi)套的外側(cè)，外套底板上置有水縫板，水縫板的另一端面與內(nèi)套的一個(gè)端面形成水眼，水縫板與內(nèi)套頂板之間設(shè)有擋水板，其特征在于感應(yīng)線圈用螺桿和絕緣材料固定在由結(jié)晶器內(nèi)套、水縫板和結(jié)晶器外套所包圍的水腔內(nèi)，由感應(yīng)線圈和用磁性材料制成的外套構(gòu)成磁場(chǎng)發(fā)生裝置，在感應(yīng)線圈中通有低頻交流電。
專利摘要一種磁場(chǎng)增強(qiáng)型鋁合金低頻電磁鑄造結(jié)晶器，屬于有色金屬半連續(xù)鑄造技術(shù)領(lǐng)域。其結(jié)構(gòu)包括內(nèi)套、外套、水縫板、擋水板、感應(yīng)線圈，外套包圍在內(nèi)套的外側(cè)，外套底板上置有水縫板，水縫板與內(nèi)套之間形成水眼，水縫板與內(nèi)套之間設(shè)有擋水板，感應(yīng)線圈用螺桿和絕緣材料固定在由結(jié)晶器內(nèi)套、水縫板和結(jié)晶器外套所包圍的水腔內(nèi)，由感應(yīng)線圈和用導(dǎo)磁材料制成的外套構(gòu)成磁場(chǎng)發(fā)生裝置，在感應(yīng)線圈中通有低頻交流電。本實(shí)用新型利用低頻電磁鑄造技術(shù)，有效地改善了鑄錠的表面質(zhì)量，大大降低了裂紋傾向較強(qiáng)合金的裂紋發(fā)生率。通過感應(yīng)線圈產(chǎn)生低頻電磁場(chǎng)，提高了電磁場(chǎng)的約束能力和攪拌效果；由于采用內(nèi)置式感應(yīng)線圈，增加了電磁場(chǎng)的利用率，提高了結(jié)晶器內(nèi)的磁場(chǎng)強(qiáng)度。
文檔編號(hào)B22D11/115GK2865934SQ20052014608
公開日2007年2月7日 申請(qǐng)日期2005年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月30日
發(fā)明者張海濤, 崔建忠, 秦克, 趙志浩, 左玉波 申請(qǐng)人:東北大學(xué)