本發(fā)明屬于金屬材料制備領(lǐng)域，具體為一種通過施加電磁場實(shí)現(xiàn)半連續(xù)鑄造錠坯組織細(xì)化與成分均勻化的鑄造裝置及其鑄造方法。

背景技術(shù)：

鎂合金具有密度小、比強(qiáng)度高、比彈性模量大、散熱好、消震性好、承受沖擊載荷能力比鋁合金大、以及耐有機(jī)物和耐堿腐蝕性好等優(yōu)點(diǎn)，因此鎂合金在交通運(yùn)輸、武器裝備、航空航天、計(jì)算機(jī)通訊以及消費(fèi)電子產(chǎn)品等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。但是，鎂合金存在強(qiáng)度不高、塑性變形能力差以及耐蝕性不好等問題，已成為擴(kuò)大鎂合金應(yīng)用的障礙。提高金屬材料強(qiáng)度的主要辦法有固溶強(qiáng)化、析出強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化和形變強(qiáng)化，由于可以與鎂合金化的元素比鐵和鋁都少，可以強(qiáng)化鎂基體的穩(wěn)定強(qiáng)化相的數(shù)量更少，因此，提高鎂合金強(qiáng)度只能更多依賴細(xì)晶強(qiáng)化和形變強(qiáng)化。事實(shí)也證明，大多數(shù)鎂合金的細(xì)晶強(qiáng)化效果都要優(yōu)于鋁合金，即在霍爾～佩奇(hall～petch)關(guān)系中，鎂合金具有更大的k系數(shù)，例如az31的k值可以達(dá)到200～240，而鋁合金一般只有60～90。當(dāng)然盡管細(xì)晶貫穿鎂合金材料的整個制備過程，但對于變形鎂合金來說，變形鎂合金坯料的細(xì)晶化是實(shí)現(xiàn)材料最終細(xì)晶化的重要前提。同時(shí)，坯料的細(xì)晶化也將有效改善坯料的變形行為，提高變形過程中的成形性，達(dá)到提高成材率的效果，這在鎂合金的軋制與鍛壓工藝中更為顯著，特別是在進(jìn)行鍛造時(shí)，細(xì)晶坯料將極大提高鎂合金的變形能力并顯著降低鍛壓變形裂紋缺陷的產(chǎn)生與發(fā)展。

目前除了少數(shù)高活性鎂合金(如鎂鋰合金)以及高鑄造裂紋趨勢的鎂合金(如高稀土合金化鎂合金)之外，變形(包括軋制、擠壓和鍛造)用鎂合金坯料大多通過直接水冷半連續(xù)鑄造工藝(即dc鑄造)制備與生產(chǎn)。盡管dc鑄造工藝具有比永久模鑄造明顯的質(zhì)量與效率優(yōu)勢，但因其散熱方向與冷卻凝固特點(diǎn)，包括鎂合金在內(nèi)的金屬坯料鑄造易因?yàn)樵跈M截面不同部位溫度梯度和冷卻速率差別大而導(dǎo)致橫截面上內(nèi)外晶粒尺寸的巨大差別，還會因?yàn)樯釂我蝗∠蚨鴮?dǎo)致出現(xiàn)大面積的柱狀晶區(qū)，同時(shí)還會因?yàn)橥唤孛嫔夏虝r(shí)序差別而導(dǎo)致嚴(yán)重的宏觀偏析和鑄造內(nèi)應(yīng)力。這些情況都將對鑄造坯料的后續(xù)變形產(chǎn)生諸如變形不均勻、裂紋、以及組織與性能不均等嚴(yán)重不良影響與結(jié)果。因此，如何進(jìn)一步提高包括變形鎂合金坯料在內(nèi)的dc鑄造坯料的冶金質(zhì)量，提高坯料的組織細(xì)化與均勻化效果，減小宏觀偏析程度，縮小或消除鑄造坯料中的柱狀晶區(qū)，是坯料鑄造行業(yè)持續(xù)努力的目標(biāo)。

要實(shí)現(xiàn)以上目標(biāo)，在技術(shù)手段上通過調(diào)整結(jié)晶器結(jié)構(gòu)以及優(yōu)化鑄造工藝參數(shù)是重要途徑，如中國專利zl201110386386.0公開了《內(nèi)外雙向冷卻連鑄鎂合金和鋁合金錠坯裝置與工藝》，在坯料外部一冷與二冷基礎(chǔ)上，通過在棒材凝固液穴上部增加可帶走芯部熱量的內(nèi)冷頭裝置，來降低橫向溫度梯度和冷卻速率差別，以達(dá)到細(xì)晶效果。此外，大量研究已表明，施加外場(包括永磁場、電磁場、脈沖電磁場、組合電磁場、超聲波、機(jī)械波等)是改變金屬凝固行為的十分有效的方法。中國專利zl03133389.3《鎂合金超低溫鑄造制取半固態(tài)漿方法》和zl200810010647.7《鎂合金錠坯的油滑電磁立式半連續(xù)鑄造方法與結(jié)晶器》分別公開了一種在鎂合金棒材dc半連續(xù)鑄造過程中通過施加低頻電磁場產(chǎn)生強(qiáng)制對流來實(shí)現(xiàn)鑄造棒材組織細(xì)化和元素分布均勻化的方法；中國專利zl200710010640.0《功率超聲與低頻電磁協(xié)同作用的輕合金水平連續(xù)鑄造方法及設(shè)備》和zl200710010641.5《功率超聲與低頻電磁協(xié)同作用的輕合金大規(guī)格錠坯立式半連續(xù)鑄造方法及設(shè)備》分別公開了一種在鎂合金棒材dc半連續(xù)鑄造過程中同時(shí)施加組合功率超聲與低頻電磁，利用功率超聲克服電磁趨膚效應(yīng)和利用電磁強(qiáng)制對流克服功率超聲因能量快速衰減而作用區(qū)域有限的局限，實(shí)現(xiàn)了較大規(guī)格鎂合金棒材鑄造的組織細(xì)化和元素分布均勻化的顯著效果。以上技術(shù)均通過在單一負(fù)載線圈中施加電流來實(shí)現(xiàn)電磁場的施加，但是由于電磁在擬處理的金屬熔體中的趨膚效應(yīng)，為達(dá)到技術(shù)效果需要在負(fù)載線圈中施加很大的電流，即使如此，在較大體積熔體凝固時(shí)往往也難以達(dá)到理想的技術(shù)效果。

張勤和郭世杰的研究表明，通過在半連續(xù)鑄造結(jié)晶器中安裝兩個分別通交流電和直流電的勵磁線圈來產(chǎn)生的穩(wěn)衡磁場和交變磁場，結(jié)合電磁導(dǎo)向鐵芯，實(shí)現(xiàn)7075鋁合金或az80鎂合金熔體的受迫震蕩，可以達(dá)到明顯細(xì)化其凝固組織以及抑制偏析和裂紋的效果，但由于采用兩套線圈，一是體積龐大，不利于結(jié)晶器的布置，另一方面是兩個線圈的物理距離也降低了其耦合效果，同時(shí)，還由于置于線圈內(nèi)側(cè)的鐵芯也顯著增加了半連鑄鑄造注液操作過程的復(fù)雜性，所以只停留于實(shí)驗(yàn)室研究階段，難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明要設(shè)計(jì)一種既結(jié)構(gòu)簡單、體積較小、易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用，又無需給負(fù)載線圈施加很大電流的電磁半連續(xù)鑄造裝置及其鑄造方法，以使鎂合金半連續(xù)鑄造坯料能完全滿足塑性變形工藝(特別是鍛造工藝和軋制工藝)對鑄造坯料晶粒尺寸和成分均勻性要求。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種電磁半連續(xù)鑄造裝置，包括坩堝熔煉爐、坩堝靜置爐、控流機(jī)構(gòu)、分流裝置、電磁結(jié)晶器系統(tǒng)和立式半連續(xù)鑄造機(jī)，所述的坩堝熔煉爐的出口依次經(jīng)過移液管a、坩堝靜置爐、移液管b、控流機(jī)構(gòu)、分流裝置、電磁結(jié)晶器系統(tǒng)連接到立式半連續(xù)鑄造機(jī)，所述的坩堝熔煉爐與加熱系統(tǒng)和加壓系統(tǒng)連接，所述的坩堝靜置爐與加熱系統(tǒng)和加壓系統(tǒng)連接，所述的移液管a和移液管b均與加溫控制裝置連接，所述的電磁結(jié)晶器系統(tǒng)分別與電磁電源系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)和保護(hù)氣系統(tǒng)連接；

所述的電磁結(jié)晶器系統(tǒng)為內(nèi)置固定一組勵磁線圈的金屬內(nèi)套結(jié)晶器系統(tǒng)，包括金屬內(nèi)套、冷卻水腔、勵磁線圈、供油系統(tǒng)、布油系統(tǒng)和保護(hù)氣環(huán)；所述的金屬內(nèi)套為筒形結(jié)構(gòu)，金屬內(nèi)套的頂端為法蘭結(jié)構(gòu)，中下部為圓柱筒或圓錐筒，所述的圓錐筒向下的開口度為3～10°；所述的金屬內(nèi)套與介板、外套、底板和封水板構(gòu)成冷卻水腔；所述的冷卻水腔設(shè)有進(jìn)水管；所述的金屬內(nèi)套與介板之間設(shè)置密封膠條，金屬內(nèi)套底端設(shè)置二冷水的出水孔，在金屬內(nèi)套的上沿設(shè)有布油系統(tǒng)和保護(hù)氣環(huán)；所述的封水板安裝在金屬內(nèi)套底端與底板接縫下面；所述的勵磁線圈通過定位卡具固定在冷卻水腔內(nèi)并浸沒在冷卻水中；所述的定位卡具包括固定上板、固定螺栓和固定下板，所述的勵磁線圈固定在固定上板和固定下板之間，通過設(shè)在外套側(cè)面的電磁連接電纜與大功率低頻電源連接；在外套側(cè)面上端面附近設(shè)置排氣閥；所述的布油系統(tǒng)由2個油溝槽、滲油縫和油蓋板構(gòu)成，2個油溝槽與油蓋板一起構(gòu)成2個儲油室，儲油室之間由若干滲油縫連通，所述的布油系統(tǒng)與供油系統(tǒng)相通；所述的保護(hù)氣環(huán)上設(shè)有保護(hù)氣的進(jìn)口和出口。

進(jìn)一步地，所述的坩堝熔煉爐和坩堝靜置爐所用坩堝均為無鎳鑄鋼坩堝，裝料容量為0.8～3t，用電阻加熱體加熱或用天然氣加熱。

進(jìn)一步地，所述的移液管b，為外包硅酸鋁保溫棉并用玻璃絲帶纏繞的倒u型不銹鋼管；所述的移液管b包括主管、長外套管和短外套管，所述的移液管b的進(jìn)液端設(shè)置長外套管，長外套管的下端在移液管b進(jìn)口端附近焊接、長外套管的上端設(shè)置連接法蘭，連接法蘭與坩堝密封蓋板中心的法蘭連接，連接法蘭與坩堝密封蓋板中心的法蘭之間填充密封石墨盤根，并通過緊固卡具加壓密封；移液管b的出口端設(shè)置短外套管，短外套管的下端在移液管b出口端附近焊接；所述的移液管b靠近出口端設(shè)置支撐架，所述的支撐架具有高度調(diào)節(jié)功能；所述的移液管b的進(jìn)液端設(shè)置擋流槽；所述的坩堝密封蓋板上設(shè)置連接電極，所述的主管上進(jìn)口端附近的彎曲處設(shè)置溫控點(diǎn)；所述的溫控點(diǎn)與加溫控制裝置連接；所述的加溫控制裝置通過控溫電纜依次與坩堝密封蓋板、緊固卡具、長外套管、主管和短外套管連接形成加熱回路。

進(jìn)一步地，所述的擋流槽為活動擋流槽，用于熔體壓出時(shí)在進(jìn)液端避免不潔凈的底部液流進(jìn)入移液管b中；在熔體出口端通過控流機(jī)構(gòu)的圓錐體的塞入程度進(jìn)行流量控制。

進(jìn)一步地，所述的移液管a和移液管b結(jié)構(gòu)相同，用于把熔體從坩堝熔煉爐導(dǎo)入坩堝靜置爐，出口端無須進(jìn)行流量控制；所述的移液管a和移液管b的加溫控制裝置為移液管通過低電壓大電流加熱實(shí)時(shí)控制裝置，其電壓為24v，電流為1000～2000a。

進(jìn)一步地，所述的控流機(jī)構(gòu)包括圓錐體、掛鉤a、杠桿、配重和支架，所述的支架包括底板、門形架和立板，所述的杠桿為開叉杠桿，杠桿開叉端通過掛鉤a連接圓錐體、另一端設(shè)置配重；杠桿通過支撐鉸安裝在立板上；所述的門形架上設(shè)置調(diào)節(jié)螺栓，調(diào)節(jié)螺栓通過螺紋安裝在門形架上，調(diào)節(jié)螺栓的下端與杠桿接觸，通過調(diào)節(jié)螺栓與配重調(diào)節(jié)圓錐體與移液管b出口之間的縫隙來調(diào)控流量，圓錐體的頂角為30～45度，高度為30～40mm。

進(jìn)一步地，所述的分流裝置包括高度與水平調(diào)節(jié)螺母、懸掛支架和槽；所述的懸掛支架分別由兩根橫桿通過連接桿與槽連接；所述的高度與水平調(diào)節(jié)螺母有四個，分別安裝在兩根懸掛支架的兩端，高度與水平調(diào)節(jié)螺母的下端與電磁結(jié)晶器系統(tǒng)的介板上表面接觸，用于調(diào)節(jié)槽的高度和水平狀態(tài)；所述的槽側(cè)面設(shè)置多個分流孔；所述的槽為矩形槽或圓形槽；所述的槽的材料采用奧氏體不銹鋼材質(zhì)；所述的分流孔為φ15～20mm的圓孔或h10～15mm×l15～30mm的矩形孔；分流孔距槽底面邊部距離不小于5～15mm；槽底部為平底或下凹底。

進(jìn)一步地，所述的金屬內(nèi)套由6001、6063、6069或6n01鋁合金的鍛造坯料機(jī)加工而成，側(cè)面厚度為10～25mm，且靠冷卻水腔側(cè)面加工有加強(qiáng)筋，金屬內(nèi)套與金屬液接觸面加工光潔度達(dá)到6.4或以上；金屬內(nèi)套底端的二冷水出水孔直徑為1.0～3.5mm，且出水孔與豎直方向的夾角為20～60度，出水孔沿金屬內(nèi)套周向的線密度為1～3孔/10mm，出水孔的出水口與勵磁線圈半高度水平面的距離為30～80mm；所述的金屬內(nèi)套頂面加工有兩道油溝槽，頂面內(nèi)側(cè)角加工有沿周向均布的滲油縫，滲油縫寬度為0.1～0.5mm，滲油縫密度為1～3條/10mm；

所述的電磁結(jié)晶器系統(tǒng)的介板為具有良好透磁性能的奧氏體不銹鋼材質(zhì)，與金屬內(nèi)套連接處加工有密封槽，與底板連接處加工有螺栓裝配孔；所述的底板和外套為普通低碳鋼或普通不銹鋼材質(zhì)；所述的外套由鋼管或卷筒焊接制造，在外套上端附近加工有1～4個排氣孔并裝配有排氣閥，在外套半高度處配置1～2個進(jìn)水管，進(jìn)水管進(jìn)水方向與外套表面近似相切；在外套表面與進(jìn)水管呈90度夾角處加工有兩個電纜孔；

所述的勵磁線圈是用絕緣扁銅線以單一方向纏繞60～150匝而成，絕緣扁銅線橫截面規(guī)格為(2～4)×(3～10)mm，所用絕緣扁銅線絕緣層為聚酰亞胺漆，絕緣耐熱等級滿足國家標(biāo)準(zhǔn)的c級，絕緣層擊穿電壓大于5000v；勵磁線圈定位高度根據(jù)需要由定位卡具調(diào)節(jié)，其中固定上板為一環(huán)狀電木板，固定下板為分別套在緊固螺栓上的高度可調(diào)的長方形電木板。

進(jìn)一步地，所述的電磁電源系統(tǒng)的輸入端經(jīng)隔離變壓器與三相電源相連、輸出端與電磁結(jié)晶器系統(tǒng)的電磁連接電纜連接；所述的電磁電源系統(tǒng)同時(shí)與1～4個電磁結(jié)晶器系統(tǒng)連接。當(dāng)同時(shí)鑄造兩根或兩根以上時(shí)，把各個電磁結(jié)晶器系統(tǒng)的電磁連接電纜進(jìn)行串聯(lián)之后再與電磁電源系統(tǒng)連接；

所述的電磁電源系統(tǒng)與電磁結(jié)晶器系統(tǒng)中的勵磁線圈連接，在勵磁線圈上施加直流與連續(xù)鋸齒疊加波、連續(xù)鋸齒波或脈沖鋸齒波，從而在電磁結(jié)晶器系統(tǒng)中產(chǎn)生感應(yīng)電磁場，并與熔體相互作用形成的洛倫茲力場，使液穴中的熔體產(chǎn)生低頻電磁脈動震蕩對流環(huán)流、連續(xù)震蕩對流環(huán)流、或連續(xù)對流環(huán)流，并在電磁結(jié)晶器系統(tǒng)的熔體液面上分別呈現(xiàn)較大波紋的液面、較小波紋的液面和基本平靜的液面，經(jīng)過以上處理的金屬熔體逐漸冷卻進(jìn)入糊狀區(qū)，直至形成凝固鑄錠，該凝固鑄錠即半連續(xù)鑄造錠坯，具有細(xì)晶、均質(zhì)和低鑄造應(yīng)力的特點(diǎn)。

所述的電磁電源系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定工作的負(fù)載低頻電流參數(shù)設(shè)定范圍為：頻率f＝1～50hz，占空比d＝1％～90％，電流強(qiáng)度i＝1～200a。

進(jìn)一步地，所述的移液管a和移液管b的規(guī)格為外徑2～38mm、壁厚2.5～4mm。

一種電磁半連續(xù)鑄造裝置的鑄造方法，包括以下步驟：

a、熔煉過程

a1、按要求組分在坩堝熔煉爐中進(jìn)行鎂合金的熔煉，第一次精煉制度為720～740℃下用熔劑和氬氣進(jìn)行精煉，同時(shí)進(jìn)行攪拌，精煉時(shí)間20～30分鐘，撈底渣后靜置10～15分鐘；將熔化完畢并經(jīng)第一次精煉的熔體移液至坩堝靜置爐中。在坩堝熔煉爐和坩堝靜置爐的熔化與精煉過程均用熔劑隔離進(jìn)行保護(hù)。從坩堝熔煉爐到坩堝靜置爐的移液過程采用導(dǎo)液泵或封閉加壓通過移液管a進(jìn)行移液，其中移液管a在彎頭處布置熱電偶進(jìn)行控溫，溫度710℃；溫度波動范圍5℃；或用可通過掛鉤b懸掛于吊車上的移液吊包進(jìn)行移液。移液吊包由帶控制手柄的可自鎖塞棒調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、塞棒垂直度定位橫桿和包體組成，可自鎖塞棒調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)通過塞棒與錐體連接。采用移液吊包移液時(shí)，把經(jīng)預(yù)熱的移液吊包緩慢浸入坩堝熔煉爐中，待熔體液面接近頂部時(shí)，壓下可自鎖的控制手柄，錐體向下壓入吊包底錐孔中，封閉移液吊包，之后緩慢吊到坩堝靜置爐中，再上壓控制手柄放出熔體。其中，錐孔和錐體的錐度均為15度；

a2、在坩堝靜置爐中經(jīng)第二次或第三次精煉處理，第二次精煉制度為720～740℃下用熔劑和氬氣進(jìn)行精煉，同時(shí)進(jìn)行攪拌，精煉時(shí)間10～15分鐘，撈底渣后靜置20分鐘；第三次精煉制度為720～740℃下用熔劑和氬氣進(jìn)行精煉，同時(shí)進(jìn)行攪拌，精煉時(shí)間10分鐘左右，撈底渣；

a3、在坩堝靜置爐中精煉完畢后，進(jìn)行除鐵操作。首先以1～5℃/min降溫速度進(jìn)行靜置降溫至630～640℃，之后以10～15℃/min升溫速度快速升溫至670～730℃，即出液鑄造；

a4、通過密封坩堝靜置爐并加壓的方式把熔體從經(jīng)預(yù)熱的移液管b導(dǎo)出；通過控流機(jī)構(gòu)把熔體導(dǎo)入分流裝置中，再進(jìn)入電磁結(jié)晶器系統(tǒng)中。在鑄造過程中電磁結(jié)晶器系統(tǒng)的熔體液面均采用n2+1％sf6混合氣體進(jìn)行隔離保護(hù)。

b、鑄造過程

b1、調(diào)節(jié)好電磁結(jié)晶器系統(tǒng)冷卻水流量為15～800l/min并關(guān)閉冷卻水；

b2、對中引錠頭并調(diào)節(jié)好其進(jìn)入金屬內(nèi)套的高度，并在金屬內(nèi)套內(nèi)壁預(yù)涂少量潤滑油；

b3、把分流裝置置于金屬內(nèi)套中心軸位置并調(diào)節(jié)好高度；把移液管b與控流機(jī)構(gòu)連接好，并把移液管b兩端與加熱電纜連接并開啟電源加熱至所需溫度；移液管b加熱控溫方式與移液管a相同。

b4、開啟冷卻水系統(tǒng)和保護(hù)氣系統(tǒng)；把電磁電源系統(tǒng)與電磁結(jié)晶器系統(tǒng)進(jìn)行連接，根據(jù)錠坯規(guī)格和合金種類設(shè)置好低頻電磁參數(shù)并開啟電磁場，所述的參數(shù)包括電磁的頻率、占空比和平均電流強(qiáng)度。其優(yōu)選條件為：電磁頻率在4～40hz，占空比10％～50％，平均電流強(qiáng)度為10～50a；

b5、開啟坩堝靜置爐的加壓系統(tǒng)并結(jié)合壓力和控流機(jī)構(gòu)調(diào)整壓力；待電磁結(jié)晶器系統(tǒng)中的熔體達(dá)到規(guī)定高度后，開啟半連續(xù)鑄造裝置并調(diào)節(jié)鑄造速度至20～260mm/min進(jìn)行鑄造，根據(jù)擬制備錠坯的規(guī)格大小和合金種類不同，對圓錠坯和矩形錠坯的鑄造速度v進(jìn)行調(diào)節(jié)，其總的規(guī)律是錠坯橫截面尺寸越大，鑄造速度越低，矩形錠坯的鑄造速度低于等截面圓錠坯的鑄造速度；鑄造過程中開啟并調(diào)節(jié)置于金屬內(nèi)套上端的供油系統(tǒng)為金屬內(nèi)套與金屬液接觸面提供潤滑，直至鑄造完畢；

b6、鑄造毛坯經(jīng)鋸床定尺，圓鑄錠經(jīng)車床車削，扁鑄錠經(jīng)銑床銑面后即為成品。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

1、本發(fā)明通過調(diào)整電流的頻率、占空比和平均電流強(qiáng)度的方法，在置于結(jié)晶器冷卻水腔中的單一負(fù)載線圈中形成獨(dú)特波形的電流，進(jìn)而以較小的電流強(qiáng)度在結(jié)晶器中形成所希望的強(qiáng)制對流或震蕩效果，達(dá)到錠坯晶粒顯著細(xì)化、柱狀晶明顯減小或消除、以及降低宏觀偏析和實(shí)現(xiàn)低應(yīng)力鑄造的技術(shù)效果。

2、本發(fā)明提出了利用同一電磁結(jié)晶器系統(tǒng)，即可在單一負(fù)載線圈中施加很低的電流來實(shí)現(xiàn)擬鑄造熔體很強(qiáng)的電磁連續(xù)或脈動強(qiáng)制對流作用，還可在此單一負(fù)載線圈實(shí)現(xiàn)很強(qiáng)的電磁連續(xù)震蕩效果。因此，本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)簡單、且占用空間較小，方便結(jié)晶器布置和實(shí)際鑄造操作。與現(xiàn)有的兩套勵磁線圈和導(dǎo)向鐵芯結(jié)構(gòu)的裝置相比，在相似的作用效果情況下，本發(fā)明的電磁結(jié)晶器系統(tǒng)體積為原來的1/3～1/2。本發(fā)明的技術(shù)方案可以工業(yè)化應(yīng)用。

3、本發(fā)明通過熔煉過程改一堝法為兩堝法，即熔煉與靜置操作分別在坩堝熔煉爐和坩堝靜置爐中進(jìn)行，并采用控制靜置降溫～升溫行程進(jìn)行除鐵操作，獲得了純凈度高的鎂合金熔體；同時(shí)，在鎂合金錠坯半連續(xù)鑄造過程中施加電磁連續(xù)或脈動磁場或連續(xù)震蕩電磁場的進(jìn)行強(qiáng)制對流，并結(jié)合其它鑄造條件的精確調(diào)控，可以達(dá)到錠坯晶粒顯著細(xì)化、柱狀晶明顯減小或消除、以及降低宏觀偏析和實(shí)現(xiàn)低應(yīng)力鑄造的技術(shù)效果。

4、本發(fā)明可以明顯細(xì)化鑄造鎂錠晶粒，縮小甚至消除柱狀晶區(qū)和粗晶區(qū)，提高鑄造組織均勻性，使鎂合金半連續(xù)鑄造坯料能完全滿足塑性變形工藝要求。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的裝置組成示意圖。

圖2是本發(fā)明的移液管及其加熱控溫裝置示意圖。

圖3是控流機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是圓錠坯鑄造的分流裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是圖4的a～a剖視圖。

圖6是圖4的軸測圖。

圖7是矩形錠坯鑄造的分流裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8是圖7的a～a剖視圖。

圖9是圖7的軸測圖。

圖10是電磁結(jié)晶器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖11是多電磁結(jié)晶器系統(tǒng)的平面布置與電纜連接方式示意圖之一。

圖12是多電磁結(jié)晶器系統(tǒng)的平面布置與電纜連接方式示意圖之二。

圖13是多電磁結(jié)晶器系統(tǒng)的平面布置與電纜連接方式示意圖之三。

圖14是移液吊包結(jié)構(gòu)示意圖。

圖15是結(jié)晶器液穴中熔體的“噴泉式”脈動震蕩對流環(huán)流示意圖。

圖16是結(jié)晶器熔體的“噴泉式”連續(xù)震蕩對流環(huán)流示意圖。

圖17是結(jié)晶器熔體的“噴泉式”連續(xù)對流環(huán)流示意圖。

圖18是不同大小圓錠坯鑄造時(shí)的鑄造速度選擇關(guān)系示意圖。

圖19是不同大小矩形錠坯鑄造時(shí)的鑄造速度選擇關(guān)系示意圖。

圖20是錠坯鑄造觀察取樣部位示意圖。

圖21是實(shí)施例1鑄造坯料宏觀組織示意圖。

圖22是實(shí)施例1鑄造坯料晶粒分區(qū)及晶粒尺寸分布示意圖。

圖23是實(shí)施例2鑄造坯料宏觀組織示意圖。

圖24是實(shí)施例2鑄造坯料晶粒分區(qū)及晶粒尺寸分布示意圖。

圖25是實(shí)施例3鑄造坯料宏觀組織示意圖。

圖26是實(shí)施例3鑄造坯料晶粒分區(qū)及晶粒尺寸分布示意圖。

圖27是實(shí)施例4鑄造坯料宏觀組織示意圖。

圖28是實(shí)施例4鑄造坯料晶粒分區(qū)及晶粒尺寸分布示意圖。

圖29是實(shí)施例5鑄造坯料宏觀組織示意圖。

圖30是實(shí)施例5鑄造坯料晶粒分區(qū)及晶粒尺寸分布示意圖。

圖31是實(shí)施例6鑄造坯料宏觀組織示意圖。

圖32是實(shí)施例6鑄造坯料晶粒分區(qū)及晶粒尺寸分布示意圖。

圖33是實(shí)施例7鑄造坯料宏觀組織示意圖。

圖34是實(shí)施例7鑄造坯料晶粒分區(qū)及晶粒尺寸分布示意圖。

圖35是實(shí)施例8鑄造坯料宏觀組織示意圖。

圖36是實(shí)施例8鑄造坯料晶粒分區(qū)及晶粒尺寸分布示意圖。

圖中：1、擋流槽；2、坩堝密封蓋板；3、加熱控溫裝置；4、連接電極；5、緊固卡具；6、密封石墨盤根；7、連接法蘭；8、溫控點(diǎn)；9、主管；10、硅酸鋁保溫棉；11、玻璃絲帶；12、支撐架；13、短外套管；14、長外套管；15、圓錐體；16、掛鉤a；17、杠桿；18、支撐鉸；19、調(diào)節(jié)螺栓；20、配重；21、支架；22、懸掛支架；23、槽；24、高度與水平調(diào)節(jié)螺母；25、分流孔；26、供油系統(tǒng)；27、保護(hù)氣環(huán)；28、布油系統(tǒng)；29、金屬內(nèi)套；30、密封膠條；31、介板；32、排氣閥；33、外套側(cè)面；34、固定上板；35、固定螺栓；36、勵磁線圈；37、固定下板；38、底板；39、外套；40、封水板；41、出水孔；42、電磁連接電纜；43、進(jìn)水管；44、滲油縫；45、油溝槽；46、油蓋板；47、電磁結(jié)晶器系統(tǒng)；48、電磁電源系統(tǒng)；49、脈沖震蕩環(huán)流；50、較大波紋的液面；51、糊狀區(qū)；52、凝固鑄錠；53、連續(xù)震蕩環(huán)流；54、較小波紋的液面；55、連續(xù)對流環(huán)流；56、基本平靜的液面；57、掛鉤b；58、可自鎖塞棒調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；59、控制手柄；60、塞棒垂直度定位橫桿；61、包體；62、塞棒；63、錐體。

d為鑄造圓毛坯直徑；v為鑄造速度；w為鑄造矩形毛坯截面寬度；t為鑄造矩形毛坯截面厚度；a為鑄造方向邊部；c為鑄造方向(1/2)r；e為鑄造方向中心。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步地描述。

如圖1-13所示，一種電磁半連續(xù)鑄造裝置，包括坩堝熔煉爐、坩堝靜置爐、控流機(jī)構(gòu)、分流裝置、電磁結(jié)晶器系統(tǒng)47和立式半連續(xù)鑄造機(jī)，所述的坩堝熔煉爐的出口依次經(jīng)過移液管a、坩堝靜置爐、移液管b、控流機(jī)構(gòu)、分流裝置、電磁結(jié)晶器系統(tǒng)47連接到立式半連續(xù)鑄造機(jī)，所述的坩堝熔煉爐與加熱系統(tǒng)和加壓系統(tǒng)連接，所述的坩堝靜置爐與加熱系統(tǒng)和加壓系統(tǒng)連接，所述的移液管a和移液管b均與加溫控制裝置連接，所述的電磁結(jié)晶器系統(tǒng)47分別與電磁電源系統(tǒng)48、冷卻水系統(tǒng)和保護(hù)氣系統(tǒng)連接；

如圖10所示，所述的電磁結(jié)晶器系統(tǒng)47為內(nèi)置固定一組勵磁線圈36的金屬內(nèi)套結(jié)晶器系統(tǒng)，包括金屬內(nèi)套29、冷卻水腔、勵磁線圈36、供油系統(tǒng)26、布油系統(tǒng)28和保護(hù)氣環(huán)27；所述的金屬內(nèi)套29為筒形結(jié)構(gòu)，金屬內(nèi)套29的頂端為法蘭結(jié)構(gòu)，中下部為圓柱筒或圓錐筒，所述的圓錐筒向下的開口度為3～10°；所述的金屬內(nèi)套29與介板31、外套39、底板38和封水板40構(gòu)成冷卻水腔；所述的冷卻水腔設(shè)有進(jìn)水管43；所述的金屬內(nèi)套29與介板31之間設(shè)置密封膠條30，金屬內(nèi)套29底端設(shè)置二冷水的出水孔41，在金屬內(nèi)套29的上沿設(shè)有布油系統(tǒng)28和保護(hù)氣環(huán)27；所述的封水板40安裝在金屬內(nèi)套29底端與底板38接縫下面；所述的勵磁線圈36通過定位卡具固定在冷卻水腔內(nèi)并浸沒在冷卻水中；所述的定位卡具包括固定上板34、固定螺栓35和固定下板37，所述的勵磁線圈36固定在固定上板34和固定下板37之間，通過設(shè)在外套側(cè)面33的電磁連接電纜42與大功率低頻電源連接；在外套側(cè)面33上端面附近設(shè)置排氣閥32；所述的布油系統(tǒng)28由2個油溝槽45、滲油縫44和油蓋板46構(gòu)成，2個油溝槽45與油蓋板46一起構(gòu)成2個儲油室，儲油室之間由若干滲油縫44連通，所述的布油系統(tǒng)28與供油系統(tǒng)26相通；所述的保護(hù)氣環(huán)27上設(shè)有保護(hù)氣的進(jìn)口和出口。

進(jìn)一步地，所述的坩堝熔煉爐和坩堝靜置爐所用坩堝均為無鎳鑄鋼坩堝，裝料容量為0.8～3t，用電阻加熱體加熱或用天然氣加熱。

如圖2所示，所述的移液管b，為外包硅酸鋁保溫棉10并用玻璃絲帶11纏繞的倒u型不銹鋼管；所述的移液管b包括主管9、長外套管14和短外套管13，所述的移液管b的進(jìn)液端設(shè)置長外套管14，長外套管14的下端在移液管b進(jìn)口端附近焊接、長外套管14的上端設(shè)置連接法蘭7，連接法蘭7與坩堝密封蓋板2中心的法蘭連接，連接法蘭7與坩堝密封蓋板2中心的法蘭之間填充密封石墨盤根6，并通過緊固卡具5加壓密封；移液管b的出口端設(shè)置短外套管13，短外套管13的下端在移液管b出口端附近焊接；所述的移液管b靠近出口端設(shè)置支撐架12，所述的支撐架12具有高度調(diào)節(jié)功能；所述的移液管b的進(jìn)液端設(shè)置擋流槽1；所述的坩堝密封蓋板2上設(shè)置連接電極4，所述的主管9上進(jìn)口端附近的彎曲處設(shè)置溫控點(diǎn)8；所述的溫控點(diǎn)8與加溫控制裝置連接；所述的加溫控制裝置通過控溫電纜依次與坩堝密封蓋板2、緊固卡具5、長外套管14、主管9和短外套管13連接形成加熱回路。

進(jìn)一步地，所述的擋流槽1為活動擋流槽，用于熔體壓出時(shí)在進(jìn)液端避免不潔凈的底部液流進(jìn)入移液管b中；在熔體出口端通過控流機(jī)構(gòu)的圓錐體15的塞入程度進(jìn)行流量控制。

進(jìn)一步地，所述的移液管a和移液管b結(jié)構(gòu)相同，用于把熔體從坩堝熔煉爐導(dǎo)入坩堝靜置爐，出口端無須進(jìn)行流量控制；所述的移液管a和移液管b的加溫控制裝置為移液管通過低電壓大電流加熱實(shí)時(shí)控制裝置，其電壓為24v，電流為1000～2000a。

如圖3所示，所述的控流機(jī)構(gòu)包括圓錐體15、掛鉤a16、杠桿17、配重20和支架21，所述的支架21包括底板38、門形架和立板，所述的杠桿17為開叉杠桿，杠桿17開叉端通過掛鉤a16連接圓錐體15、另一端設(shè)置配重20；杠桿17通過支撐鉸18安裝在立板上；所述的門形架上設(shè)置調(diào)節(jié)螺栓19，調(diào)節(jié)螺栓19通過螺紋安裝在門形架上，調(diào)節(jié)螺栓19的下端與杠桿17接觸，通過調(diào)節(jié)螺栓19與配重20來調(diào)節(jié)圓錐體15與移液管b出口之間的縫隙來調(diào)控流量，圓錐體15的頂角為30～45度，高度為30～40mm。

如圖4～圖9所示，所述的分流裝置包括高度與水平調(diào)節(jié)螺母24、懸掛支架22和槽23；所述的懸掛支架22分別由兩根橫桿通過連接桿與槽23連接；所述的高度與水平調(diào)節(jié)螺母24有四個，分別安裝在兩根懸掛支架22的兩端，高度與水平調(diào)節(jié)螺母24的下端與電磁結(jié)晶器系統(tǒng)47的介板31上表面接觸，用于調(diào)節(jié)槽23的高度和水平狀態(tài)；所述的槽23側(cè)面設(shè)置多個分流孔25；所述的槽23為矩形槽或圓形槽；所述的槽23的材料采用奧氏體不銹鋼材質(zhì)；所述的分流孔25為φ15～20mm的圓孔或h10～15mm×l15～30mm的矩形孔；分流孔25距槽23底面邊部距離不小于5～15mm；槽23底部為平底或下凹底。

如圖10所示，所述的金屬內(nèi)套29由6001、6063、6069或6n01鋁合金的鍛造坯料機(jī)加工而成，側(cè)面厚度為10～25mm，且靠冷卻水腔側(cè)面加工有加強(qiáng)筋，金屬內(nèi)套29與金屬液接觸面加工光潔度達(dá)到6.4或以上；金屬內(nèi)套29底端的二冷水出水孔41直徑為1.0～3.5mm，且出水孔41與豎直方向的夾角為20～60度，出水孔41沿金屬內(nèi)套29周向的線密度為1～3孔/10mm，出水孔41的出水口與勵磁線圈36半高度水平面的距離為30～80mm；所述的金屬內(nèi)套29頂面加工有兩道油溝槽45，頂面內(nèi)側(cè)角加工有沿周向均布的滲油縫44，滲油縫44寬度為0.1～0.5mm，滲油縫44密度為1～3條/10mm；

所述的電磁結(jié)晶器系統(tǒng)47的介板31為具有良好透磁性能的奧氏體不銹鋼材質(zhì)，與金屬內(nèi)套29連接處加工有密封槽，與底板38連接處加工有螺栓裝配孔；所述的底板38和外套39為普通低碳鋼或普通不銹鋼材質(zhì)；所述的外套39由鋼管或卷筒焊接制造，在外套39上端附近加工有1～4個排氣孔并裝配有排氣閥32，在外套39半高度處配置1～2個進(jìn)水管43，進(jìn)水管43進(jìn)水方向與外套39表面近似相切；在外套39表面與進(jìn)水管43呈90度夾角處加工有兩個電纜孔；

所述的勵磁線圈36是用絕緣扁銅線以單一方向纏繞60～150匝而成，絕緣扁銅線橫截面規(guī)格為(2～4)×(3～10)mm，所用絕緣扁銅線絕緣層為聚酰亞胺漆，絕緣耐熱等級滿足國家標(biāo)準(zhǔn)的c級，絕緣層擊穿電壓大于5000v；勵磁線圈36定位高度根據(jù)需要由定位卡具調(diào)節(jié)，其中固定上板34為一環(huán)狀電木板，固定下板37為分別套在緊固螺栓上的高度可調(diào)的長方形電木板。

進(jìn)一步地，所述的電磁電源系統(tǒng)48的輸入端經(jīng)隔離變壓器與三相電源相連、輸出端與電磁結(jié)晶器系統(tǒng)47的電磁連接電纜42連接；所述的電磁電源系統(tǒng)48同時(shí)與1～4個電磁結(jié)晶器系統(tǒng)47連接。當(dāng)同時(shí)鑄造兩根或兩根以上時(shí)，把各個電磁結(jié)晶器系統(tǒng)47的電磁連接電纜42進(jìn)行串聯(lián)之后再與電磁電源系統(tǒng)48連接；

所述的電磁電源系統(tǒng)48與電磁結(jié)晶器系統(tǒng)47中的勵磁線圈36連接，在勵磁線圈36上施加直流與連續(xù)鋸齒疊加波、連續(xù)鋸齒波或脈沖鋸齒波，從而在電磁結(jié)晶器系統(tǒng)47中產(chǎn)生感應(yīng)電磁場，并與熔體相互作用形成的洛倫茲力場，使液穴中的熔體產(chǎn)生如圖15的低頻電磁脈動震蕩對流環(huán)流、如圖16的連續(xù)震蕩對流環(huán)流、或如圖17的連續(xù)對流環(huán)流，并在電磁結(jié)晶器系統(tǒng)47的熔體液面上分別呈現(xiàn)較大波紋的液面50、較小波紋的液面54和基本平靜的液面56，經(jīng)過以上處理的金屬熔體逐漸冷卻進(jìn)入糊狀區(qū)51，直至形成凝固鑄錠52，該凝固鑄錠即半連續(xù)鑄造錠坯，具有細(xì)晶、均質(zhì)和低鑄造應(yīng)力的特點(diǎn)。

所述的電磁電源系統(tǒng)48實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定工作的負(fù)載低頻電流參數(shù)設(shè)定范圍為：頻率f＝1～50hz，占空比d＝1％～90％，電流強(qiáng)度i＝1～200a。

進(jìn)一步地，所述的移液管a和移液管b的規(guī)格為外徑2～38mm、壁厚2.5～4mm。

如圖1-14所示，一種電磁半連續(xù)鑄造裝置的鑄造方法，包括以下步驟：

a、熔煉過程

a1、按要求組分在坩堝熔煉爐中進(jìn)行鎂合金的熔煉，第一次精煉制度為720～740℃下用熔劑和氬氣進(jìn)行精煉，同時(shí)進(jìn)行攪拌，精煉時(shí)間20～30分鐘，撈底渣后靜置10～15分鐘；將熔化完畢并經(jīng)第一次精煉的熔體移液至坩堝靜置爐中。在坩堝熔煉爐和坩堝靜置爐的熔化與精煉過程均用熔劑隔離進(jìn)行保護(hù)。從坩堝熔煉爐到坩堝靜置爐的移液過程采用導(dǎo)液泵或封閉加壓通過移液管a進(jìn)行移液，其中移液管a在彎頭處布置熱電偶進(jìn)行控溫，溫度710℃；溫度波動范圍5℃；或用可通過掛鉤b57懸掛于吊車上的移液吊包進(jìn)行移液。移液吊包由帶控制手柄59的可自鎖塞棒調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)58、塞棒垂直度定位橫桿60和包體61組成，可自鎖塞棒調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)58通過塞棒62與錐體63連接。采用移液吊包移液時(shí)，把經(jīng)預(yù)熱的移液吊包緩慢浸入坩堝熔煉爐中，待熔體液面接近頂部時(shí)，壓下可自鎖的控制手柄59，錐體63向下壓入吊包底錐孔中，封閉移液吊包，之后緩慢吊到坩堝靜置爐中，再上壓控制手柄59放出熔體。其中，錐孔和錐體63的錐度均為15度；

a2、在坩堝靜置爐中經(jīng)第二次或第三次精煉處理，第二次精煉制度為720～740℃下用熔劑和氬氣進(jìn)行精煉，同時(shí)進(jìn)行攪拌，精煉時(shí)間10～15分鐘，撈底渣后靜置20分鐘；第三次精煉制度為720～740℃下用熔劑和氬氣進(jìn)行精煉，同時(shí)進(jìn)行攪拌，精煉時(shí)間10分鐘左右，撈底渣；

a3、在坩堝靜置爐中精煉完畢后，進(jìn)行除鐵操作。首先以1～5℃/min降溫速度進(jìn)行靜置降溫至630～640℃，之后以10～15℃/min升溫速度快速升溫至670～730℃，即出液鑄造；

a4、通過密封坩堝靜置爐并加壓的方式把熔體從經(jīng)預(yù)熱的移液管b導(dǎo)出；通過控流機(jī)構(gòu)把熔體導(dǎo)入分流裝置中，再進(jìn)入電磁結(jié)晶器系統(tǒng)47中。在鑄造過程中電磁結(jié)晶器系統(tǒng)47的熔體液面均采用n2+1％sf6混合氣體進(jìn)行隔離保護(hù)。

b、鑄造過程

b1、調(diào)節(jié)好電磁結(jié)晶器系統(tǒng)47冷卻水流量為15～800l/min并關(guān)閉冷卻水；

b2、對中引錠頭并調(diào)節(jié)好其進(jìn)入金屬內(nèi)套29的高度，并在金屬內(nèi)套29內(nèi)壁預(yù)涂少量潤滑油；

b3、把分流裝置置于金屬內(nèi)套29中心軸位置并調(diào)節(jié)好高度；把移液管b與控流機(jī)構(gòu)連接好，并把移液管b兩端與加熱電纜連接并開啟電源加熱至所需溫度；移液管b加熱控溫方式與移液管a相同。

b4、開啟冷卻水系統(tǒng)和保護(hù)氣系統(tǒng)；把電磁電源系統(tǒng)48與電磁結(jié)晶器系統(tǒng)47進(jìn)行連接，根據(jù)錠坯規(guī)格和合金種類設(shè)置好低頻電磁參數(shù)并開啟電磁場，所述的參數(shù)包括電磁的頻率、占空比和平均電流強(qiáng)度。其優(yōu)選條件為：電磁頻率在4～40hz，占空比10％～50％，平均電流強(qiáng)度為10～50a；

b5、開啟坩堝靜置爐的加壓系統(tǒng)并結(jié)合壓力和控流機(jī)構(gòu)調(diào)整壓力；待電磁結(jié)晶器系統(tǒng)47中的熔體達(dá)到規(guī)定高度后，開啟半連續(xù)鑄造裝置并調(diào)節(jié)鑄造速度至20～260mm/min進(jìn)行鑄造，根據(jù)擬制備錠坯的規(guī)格大小和合金種類不同，圓錠坯和矩形錠坯的鑄造速度分別按圖18和圖19進(jìn)行調(diào)節(jié)，其總體規(guī)律是錠坯橫截面尺寸越大(即圓錠坯直徑d越大或矩形錠坯橫截面積w×t越大)，鑄造速度越低，矩形錠坯的鑄造速度低于等截面圓錠坯的鑄造速度；鑄造過程中開啟并調(diào)節(jié)置于金屬內(nèi)套29上端的供油系統(tǒng)26，為金屬內(nèi)套29與金屬液接觸面提供潤滑，直至鑄造完畢；

b6、鑄造毛坯經(jīng)鋸床定尺，圓鑄錠經(jīng)車床車削，扁鑄錠經(jīng)銑床銑面后即為成品。

下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步地說明。

實(shí)施例1

如圖1所示，按az31b組分要求在坩堝熔煉爐中添加鎂錠和鋁錠，設(shè)置熔煉溫度700℃，待完全熔化后加入鋅錠，升溫至720℃，添加mncl2，在730℃下用rj2熔劑和氬氣進(jìn)行攪拌精煉，精煉時(shí)間20分鐘，撈底渣后靜置15分鐘；通過加壓方式移液至坩堝靜置爐中，在740℃進(jìn)行第二次精煉處理，精煉時(shí)間10分鐘，之后40分鐘降溫至640℃后，25分鐘升溫至700℃溫度；然后通過密封靜置爐并加壓的方式把熔體從經(jīng)預(yù)熱的移液管b導(dǎo)出，在n2+1％sf6混合氣體下通過控流機(jī)構(gòu)把熔體導(dǎo)入分流裝置中，再進(jìn)入330mm電磁結(jié)晶器系統(tǒng)中，控制鑄造速度為60mm/min，水量為300l/min，鑄造溫度為700c，直至鑄造完畢。

按圖20所示位置由邊及里取a(邊部)、c(1/2r)和e(心部)三個試樣進(jìn)行觀察，并根據(jù)組織特點(diǎn)進(jìn)行區(qū)域劃分，并采用ipp圖像分析軟件進(jìn)行金相分析。

其宏觀組織如圖21所示，不同部位的晶粒尺寸部分如圖22所示?？梢?，錠坯中由外及里明顯分成表面很薄的劇冷細(xì)晶區(qū)、柱狀晶區(qū)、等軸粗晶區(qū)和等軸細(xì)晶區(qū)，錠坯晶粒尺寸都很粗大，柱狀晶區(qū)很寬，最大晶粒尺寸達(dá)到1700m以上，邊部與中心部位組織差別巨大。

實(shí)施例2

方法同實(shí)施例1，不同點(diǎn)在于：

(1)在720℃進(jìn)行第二次精煉處理，精煉時(shí)間15分鐘；又在在730℃進(jìn)行第三次精煉處理，精煉時(shí)間10分鐘；

(2)除鐵過程為：35分鐘降溫至630℃后，30分鐘升溫至705℃溫度；

(3)鑄造過程中施加電磁場，條件為：頻率f＝4hz，平均電流i＝20a，占空比d＝10％。

其宏觀組織如圖23所示，不同部位的晶粒尺寸部分如圖24所示?？梢?，同實(shí)施例1相比，錠坯中由外及里明顯分成表面很薄的劇冷細(xì)晶區(qū)、柱狀晶區(qū)和等軸細(xì)晶區(qū)組成，柱狀晶區(qū)盡管所有變寬，但等軸粗晶區(qū)消失，各個區(qū)域的平均晶粒尺寸均顯著減小，且不同部位的晶粒尺寸差別明顯減小。

實(shí)施例3

方法同實(shí)施例1，不同點(diǎn)在于：

(1)在730℃進(jìn)行第二次精煉處理，精煉時(shí)間20分鐘；

(2)除鐵過程為：40分鐘降溫至630℃后，25分鐘升溫至700℃溫度；

(3)分流裝置截面為180mm×120mm的帶下凹底的矩形槽；

(4)鑄造結(jié)晶器為322mm×218mm的矩形結(jié)晶器中，控制鑄造速度為52mm/min，水量為400l/min，鑄造溫度為700c；

(5)鑄造過程中施加電磁場，條件為：頻率f＝4hz，平均電流i＝40a，占空比d＝20％。

其宏觀組織如圖25所示，不同部位的晶粒尺寸部分如圖26所示。可見，同實(shí)施例1相比，錠坯中由外及里明顯分成表面很薄的劇冷細(xì)晶區(qū)、柱狀晶區(qū)和等軸細(xì)晶區(qū)組成，柱狀晶區(qū)變窄，但等軸粗晶區(qū)消失，各個區(qū)域的平均晶粒尺寸均顯著減小，且不同部位的晶粒尺寸差別明顯減小。

實(shí)施例4

方法同實(shí)施例1，不同點(diǎn)在于：

(1)在730℃進(jìn)行第二次精煉處理，精煉時(shí)間20分鐘；

(2)除鐵過程為：40分鐘降溫至630℃后，25分鐘升溫至700℃溫度；

(3)鑄造過程中施加電磁場，條件為：頻率f＝8hz，平均電流i＝30a，占空比d＝20％。

其宏觀組織如圖27所示，不同部位的晶粒尺寸部分如圖28所示?？梢?，同實(shí)施例1相比，錠坯中由外及里明顯分成表面很薄的劇冷細(xì)晶區(qū)、柱狀晶區(qū)和等軸細(xì)晶區(qū)組成，柱狀晶區(qū)變窄，但等軸粗晶區(qū)消失，各個區(qū)域的平均晶粒尺寸均顯著減小，且不同部位的晶粒尺寸差別明顯減小。

實(shí)施例5

方法同實(shí)施例1，不同點(diǎn)在于：

(1)在740℃進(jìn)行第二次精煉處理，精煉時(shí)間20分鐘；

(2)除鐵過程為：35分鐘降溫至630℃后，25分鐘升溫至700℃溫度；

(3)鑄造過程中施加電磁場，條件為：頻率f＝10hz，平均電流i＝25a，占空比d＝20％。

其宏觀組織如圖29所示，不同部位的晶粒尺寸部分如圖30所示?？梢姡瑢?shí)施例1相比，錠坯中由外及里有相同分區(qū)，但柱狀晶區(qū)變窄和等軸粗晶區(qū)變得很小，大部分為等軸細(xì)晶區(qū)，其中的晶粒尺寸由外及里逐漸減小。

實(shí)施例6

方法同實(shí)施例1，不同點(diǎn)在于：

(1)在740℃進(jìn)行第二次精煉處理，精煉時(shí)間20分鐘；

(2)除鐵過程為：35分鐘降溫至630℃后，25分鐘升溫至700℃溫度；

(3)鑄造過程中施加電磁場，條件為：頻率f＝15hz，平均電流i＝40a，占空比d＝40％。

其宏觀組織如圖31所示，不同部位的晶粒尺寸部分如圖32所示?？梢?，同實(shí)施例1相比，錠坯晶粒尺寸很小，由外及里明顯分成表面很薄的劇冷細(xì)晶區(qū)、柱狀晶區(qū)和等軸細(xì)晶區(qū)組成，柱狀晶區(qū)即將消失且晶粒非常細(xì)小，等軸粗晶區(qū)完全消失，且不同部位的晶粒尺寸差別很小。

實(shí)施例7

方法同實(shí)施例1，不同點(diǎn)在于：

(1)在740℃進(jìn)行第二次精煉處理，精煉時(shí)間20分鐘；

(2)除鐵過程為：35分鐘降溫至630℃后，25分鐘升溫至700℃溫度；

(3)鑄造過程中施加電磁場，條件為：頻率f＝20hz，平均電流i＝10a，占空比d＝50％。

其宏觀組織如圖33所示，不同部位的晶粒尺寸部分如圖34所示?？梢姡瑢?shí)施例1相比，錠坯中由外及里分區(qū)沒有變化，晶粒優(yōu)勢細(xì)化，但不顯著，不同部位的晶粒尺寸差別有事減小。

實(shí)施例8

方法同實(shí)施例1，不同點(diǎn)在于：

(1)在740℃進(jìn)行第二次精煉處理，精煉時(shí)間20分鐘；

(2)除鐵過程為：35分鐘降溫至630℃后，25分鐘升溫至700℃溫度；

(3)鑄造過程中施加電磁場，條件為：頻率f＝40hz，平均電流i＝50a，占空比d＝30％。

其宏觀組織如圖35所示，不同部位的晶粒尺寸部分如圖36所示?？梢?，同實(shí)施例1相比，錠坯晶粒尺寸很小，由外及里明顯分成表面很薄的劇冷細(xì)晶區(qū)、柱狀晶區(qū)和等軸細(xì)晶區(qū)組成，柱狀晶區(qū)即將消失且晶粒非常細(xì)小，等軸粗晶區(qū)完全消失，且不同部位的晶粒尺寸差別很小。細(xì)化效果與實(shí)施例6近似。

本發(fā)明不局限于本實(shí)施例，任何在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)的等同構(gòu)思或者改變，均列為本發(fā)明的保護(hù)范圍。