[发明专利]多模式电磁场均质化金属连铸坯的制备方法及其装置

摘要

本发明公开了一种多模式电磁场均质化金属连铸坯的制备方法及其装置，在铜合金水平连铸坯前方的金属液中施加复合的旋转磁场和交变磁场，形成复杂的混沌流动，来使固液界面前沿的成分和温度均匀，降低温度梯度，打碎枝晶尖端，进而形成晶核增殖和内生形核条件，细化和均质化连铸坯。而利用交变磁场的热效应可以消除连铸结晶器内壁快速冷却形成的激冷层，从而消除产生逆偏析的枝晶通道，进一步实现连铸坯成分的均匀化。本发明还提供一种多模式电磁场均质化铜合金水平连铸坯的装置，适用于各种具有严重偏析倾向特别是逆偏析倾向合金的连铸坯的均质化。

主权项

1.一种利用多模式电磁场的连铸装置，包括结晶器（7）、冷却喷嘴（9）、引铸机（11）、引锭杆（12），所述引铸机（11）牵引所述引锭杆（12）对铸坯（10）进行连铸，将凝固后的铸坯（10）从结晶器（7）中拉出，所述冷却喷嘴（9）作为二冷区的水冷装置，其特征在于：/n在金属熔炉（2）的侧壁设置金属液输出管道，金属液输出管道采用由内衬砖和炉壳复合壁（8）制成，在金属液输出管道末端连接所述结晶器（7），在金属液输出管道外部设置产生感应加热效应和径向电磁挤压力的交变磁场发生器（6），在交变磁场发生器（6）外部设置旋转磁场搅拌器（5），所述交变磁场发生器（6）和所述旋转磁场搅拌器（5）在金属液的同一区域形成多模式电磁场；多模式电磁场使结晶器（7）内的金属液（3）中感生电流，对结晶器（7）内的金属液（3）形成感应加热效应，能消除铸坯（10）表层中由于连铸结晶器（7）内壁快速冷却形成的激冷层，从而在铸坯（10）表层中消除产生逆偏析的枝晶通道，避免连铸坯中宏观逆偏析的形成；同时，交变磁场发生器（6）施加于金属液（3）所产生的热量也通过冷却喷嘴（9）对二冷区进行冷却而带走，利用交变磁场发生器（6）施加的交变磁场，使结晶器（7）中的金属液（3）产生沿径向的电磁挤压力，在靠近结晶器（7）内壁的金属液（3）中产生一系列环形微流（16），形成微流区域，这将有利于金属液（3）中温度和溶质的均匀；驱动流经金属液输出管道的金属液（3）内部产生螺旋形金属液流动（17），对金属液（3）进行螺旋式搅拌；该螺旋形流动（17）与环形微流（16）复合，在结晶器（7）内的金属液凝固界面前沿区域产生混沌流动，进一步促进固液界面前沿的温度和浓度的均匀化，降低固液界面前沿金属液（3）的温度梯度，获得初生晶核的内生生长条件，抑制枝晶生长并促进等轴晶的形成，并通过混沌流动将打碎枝晶，形成晶核增殖，最终通过金属液凝固获得等轴晶的金属凝固组织；利用多模式电磁场的连铸装置适用于铜、铝、镁、钛、锌、锡、铅或镍金属及其合金的连铸过程。/n