專利名稱：銅及銅合金鑄管坯水平電磁連續(xù)鑄造的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種金屬連續(xù)鑄造，具體地說是銅及銅合金鑄管坯水平電磁連續(xù)鑄造的方法及其裝置，是采用特殊的物理方法控制熔體的凝固成型。
一種銅及銅合金鑄管坯水平電磁連續(xù)鑄造的方法，其特征在于對液態(tài)金屬、固液二相共存區(qū)內(nèi)熔體的凝固，是采用了在水平連續(xù)鑄造結(jié)晶器1的外側(cè)，施加兩種復(fù)合感應(yīng)磁場；并借助于其與結(jié)晶器1間所配置的、軸向前部有一段為磁性與非磁性相間排列的水冷套6，進(jìn)行磁場作用熔體形成等軸結(jié)晶，以冷卻水控制鑄造管坯的鑄造速度。①在結(jié)晶器1的外側(cè)所施加兩種復(fù)合感應(yīng)電磁場一是中、高頻壓力磁場，其頻率范圍為1000～10000赫磁；一是工、低頻旋轉(zhuǎn)磁場，其頻率范圍為5～60赫磁；②以提供冷卻水控制鑄管坯冷卻，擇取鑄造速度范圍在180～400mm/min時(shí)，所用水溫度為≤50℃，水流量為15～60L/min，壓力為0.4～1.0MPa；③中、高頻電流的壓力磁場感應(yīng)器2和工、低頻電流的旋轉(zhuǎn)磁感應(yīng)器3，置于冷卻結(jié)晶器1的回水腔B且靠近進(jìn)液孔的部位，并分別是繞在水冷套6上的磁性、非磁性軸向相間排列的外圓周上，其產(chǎn)生的交變電磁場和旋轉(zhuǎn)電磁場，是通過水冷套6進(jìn)入到模具內(nèi)腔、作用到固液二相共存區(qū)內(nèi)金屬上。
上述的一種銅及銅合金鑄管坯水平電磁連續(xù)鑄造方法的裝置，其特征在于是由冷卻結(jié)晶器1、高頻電流的壓力磁場感應(yīng)器2、旋轉(zhuǎn)磁場感應(yīng)器3、冷卻套縫隙4、非磁性防水密封填料5、水冷套6構(gòu)成；固定在冷卻結(jié)晶器1上的水冷套6，在其靠近熔爐料液出口處，開有圓周向均布、沿軸向?yàn)榈葘挼拈L條窄縫隙4，而該縫隙4是用非磁性防水密封填料5予以封??；在帶非磁性防水密封填料5的密封段外圓周上，分別纏繞著通有中、高頻電流的壓力磁場感應(yīng)器2，和工、低頻電流的旋轉(zhuǎn)磁場感應(yīng)器3；在冷卻結(jié)晶器1的管坯引出端外側(cè)，制有聯(lián)通冷卻水進(jìn)口的連接件；而另端在料口的外側(cè)，則是冷卻后的水流出口。水冷套6上的長條窄縫隙4的寬度為0.01～1.0mm，縫隙數(shù)量為8～30條，長度范圍為50～150mm。上述的中、高頻電流的壓力磁場感應(yīng)器2是由紫銅管纏繞而成的環(huán)狀線圈；工、低頻旋轉(zhuǎn)磁場感應(yīng)器3是設(shè)制成為兩對極式結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明采用上述水平電磁連續(xù)鑄造管壞的有益效果是由于施加中高頻壓力磁場，以形成垂直于液芯方向的電磁壓力，電磁壓力作用于初期凝固的液態(tài)金屬，相對可以減少初生坯殼與模具內(nèi)壁之間的接觸壓力，從而起到改善銅鑄管坯的表面質(zhì)量、延長模具的使用壽命的目的再則，施加工、低頻旋轉(zhuǎn)電磁場，使結(jié)晶器內(nèi)的金屬液受到電磁驅(qū)動力的作用，金屬液的強(qiáng)制流動沖刷凝固前沿，既凈化凝固前沿，又使金屬熔體內(nèi)的晶粒為之產(chǎn)生流動和旋轉(zhuǎn)，這樣能折斷樹枝晶，使破碎的晶體成為再結(jié)晶形核的核心，因而促進(jìn)等軸晶粒的形成，達(dá)到晶粒結(jié)構(gòu)更細(xì)；另外，施加工、低頻旋轉(zhuǎn)電磁場，減少管坯凝固過程中液芯內(nèi)的溫度梯度，有利于初生坯殼的均勻生長，使內(nèi)部組織均質(zhì)、細(xì)化，內(nèi)部缺陷減少，生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的銅及銅合金鑄管坯，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明及其裝置的實(shí)施作進(jìn)一步描述。
圖1是本發(fā)明實(shí)施鑄造方法所涉及的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是圖1的A-A剖面視圖。
圖中1.冷卻結(jié)晶器2.壓力磁場感應(yīng)器3.旋轉(zhuǎn)磁場感應(yīng)器4.冷卻套縫隙5.非磁性防水密封填料6.水冷套B.回水腔
權(quán)利要求
1.一種銅及銅合金鑄管坯水平電磁連續(xù)鑄造的方法，其特征在于對液態(tài)金屬、固液二相共存區(qū)內(nèi)熔體的凝固，是采用了在水平連續(xù)鑄造結(jié)晶器(1)的外側(cè)，施加兩種復(fù)合感應(yīng)磁場；并借助于其與結(jié)晶器(1)間所配置的、軸向前部有一段為磁性與非磁性相間排列的水冷套(6)，進(jìn)行磁場作用熔體形成等軸結(jié)晶，以水控制鑄造管坯速度；
2.一種實(shí)施權(quán)利要求1所述的、銅及銅合金鑄管坯水平電磁連續(xù)鑄造方法的裝置，其特征在于該裝置是由冷卻結(jié)晶器(1)、高頻電流的壓力磁場感應(yīng)器(2)、旋轉(zhuǎn)磁場感應(yīng)器(3)、冷卻套縫隙(4)、非磁性防水密封填料(5)、水冷套(6)構(gòu)成；固定在冷卻結(jié)晶器(1)上的水冷套(6)，在其靠近熔爐料液出口處，開有圓周向均布、沿軸向?yàn)榈葘挼拈L條窄縫隙(4)，而該縫隙(4)是用非磁性防水密封填料(5)予以封??；在帶非磁性防水密封填料(5)的密封段外圓周上，分別纏繞著通有中、高頻電流的壓力磁場感應(yīng)器(2)，和工、低頻電流的旋轉(zhuǎn)磁場感應(yīng)器(3)；在冷卻結(jié)晶器(1)的管坯引出端外側(cè)，制有聯(lián)通冷卻水進(jìn)口的連接件；而另端在料口的外側(cè)，則是冷卻后的水流出口；
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水平電磁連續(xù)鑄造方法，其特征在于在結(jié)晶器(1)的外側(cè)所施加兩種復(fù)合感應(yīng)電磁場一是中、高頻壓力磁場，其頻率范圍為1000～10000赫磁；一是工、低頻旋轉(zhuǎn)磁場，其頻率范圍為5～60赫磁；
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水平電磁連續(xù)鑄造方法，其特征在于以提供冷卻水控制鑄管坯冷卻，擇取鑄造速度范圍在180～400mm/min時(shí)，所用水溫度為≤50℃，水流量為15～60L/min，壓力為0.4～1.0MPa；
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水平電磁連續(xù)鑄造方法，其特征在于中、高頻電流的壓力磁場感應(yīng)器(2)和工、低頻電流的旋轉(zhuǎn)磁場感應(yīng)器(3)，置于冷卻結(jié)晶器(1)的回水腔B且靠近進(jìn)液孔的部位，并分別繞在水冷套(6)上的磁性、非磁性軸向相間排列的外圓周上，其產(chǎn)生的交變電磁場和旋轉(zhuǎn)電磁場，是通過水冷套(6)進(jìn)入到模具的內(nèi)腔、作用到固液二相共存區(qū)內(nèi)金屬上；
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水平電磁連續(xù)鑄造裝置，其特征在于水冷套(6)上的長條窄縫隙(4)的寬度為0.01～1.0mm，縫隙數(shù)量為8～30條，長度范圍為50～150mm；
7.根據(jù)權(quán)利要求型1或2所述的水平電磁連續(xù)鑄造裝置，其特征在于上述的中、高頻電流的壓力磁場感應(yīng)器(2)是由紫銅管纏繞而成的環(huán)狀線圈；工、低頻旋轉(zhuǎn)磁場感應(yīng)器(3)是設(shè)制成為兩對極式結(jié)構(gòu)。
全文摘要
一種用于銅及銅合金水平電磁連續(xù)鑄造的方法和裝置，是對液態(tài)金屬、固液二相共存區(qū)內(nèi)溶體的凝固，采用了在水平連續(xù)鑄造結(jié)晶器的外側(cè)、于固定在結(jié)晶器上的冷水套上，施加中、高頻電流的壓力磁場和工、低電流的旋轉(zhuǎn)磁場；水冷套的圓周沿軸向?yàn)榇判耘c非磁性相間排列結(jié)構(gòu)，以冷卻水控制鑄造管坯的鑄造速度，該水從管坯引出端導(dǎo)入，經(jīng)冷卻固、液二相共存區(qū)后由金屬料液出口。復(fù)合磁場對進(jìn)入模具結(jié)晶器的銅及銅合金液，進(jìn)行形狀和初期凝固控制，改善銅及銅合金管坯的內(nèi)外表面質(zhì)量、延長模具的使用壽命，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。
文檔編號B22D11/11GK1416981SQ02149110
公開日2003年5月14日 申請日期2002年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月25日
發(fā)明者趙永平, 李廷舉, 宋艷琴, 周文龍, 李慶文, 姚山, 金俊澤, 馬宗理, 曹志強(qiáng), 楊振勝, 李丘林, 關(guān)新明 申請人:河南金龍精密銅管股份有限公司, 大連理工大學(xué), 中科金龍金屬材料開發(fā)有限公司