專利名稱：：一種鋁合金電磁場輔助半連續(xù)鑄造用電磁感應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種鋁合金電磁場輔助半連續(xù)鑄造用電磁感應(yīng)器，屬于鋁合金半連續(xù)鑄造
技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
：為了改善鋁合金鑄錠表面冷隔較多、偏析較嚴重的鑄造缺陷，前蘇聯(lián)學(xué)者Getselev創(chuàng)造了電磁鑄造技術(shù)，該技術(shù)完全是靠電磁力約束金屬液成型，取代了傳統(tǒng)鑄造靠結(jié)晶器內(nèi)壁約束成型的方式。因此，采用電磁鑄造制備的鋁合金錠表面非常光亮，可以不用車削而直接進行擠壓、軋制。但是，電磁鑄造要求鑄造參數(shù)和電磁參數(shù)的匹配非常精確，否則很容易拉漏、甚至難以鑄造成形。為提高電磁鑄造的可操作性，出現(xiàn)了電磁場輔助半連續(xù)鑄造技術(shù)，該技術(shù)是在傳統(tǒng)結(jié)晶器鑄造的基礎(chǔ)上施加電磁場，使結(jié)晶器內(nèi)的金屬熔體受到電磁徑向推力的作用，熔體和結(jié)晶器壁接觸靜壓力大大減小，鑄錠的表面質(zhì)量獲得了顯著改善。電磁感應(yīng)線圈的設(shè)計以及它和結(jié)晶器的整合方式是實現(xiàn)電磁場輔助鋁合金半連續(xù)鑄造的關(guān)鍵，電磁感應(yīng)器可采用銅線圈或銅板纏繞而成。采用多匝線圈結(jié)構(gòu)感應(yīng)器雖然具有安匝數(shù)高的優(yōu)點，但磁場在軸向分布不均勻，并且裝置穩(wěn)定性差。此外，由于電磁場的"集膚效應(yīng)"，電磁場在不同介質(zhì)中會強烈衰減，經(jīng)計算，電磁場在鋁中的集膚深度為4mm左右，在石墨中的集膚深度為40mm左右。常規(guī)結(jié)晶器內(nèi)壁一般包括鋁和石墨內(nèi)襯，而鋁內(nèi)壁厚一般為2040mm。因此如何設(shè)計和布置線圈保證磁場能夠均勻滲透到結(jié)晶器內(nèi)的鋁熔體是電磁場輔助鑄造技術(shù)的關(guān)鍵和難點。采用多匝線圈結(jié)構(gòu)的感應(yīng)器，磁場在軸向分布不均勻，并且線圈匝數(shù)多，穩(wěn)定性較差；為了減小線圈到鋁熔體的距離，常將感應(yīng)線圈布置于石墨內(nèi)襯和結(jié)晶器內(nèi)壁之間的空腔內(nèi)，由于冷卻水不經(jīng)過此空腔，給線圈的冷卻帶來困難。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種電磁場輔助鋁合金半連續(xù)鑄造用電磁感應(yīng)器。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)一種鋁合金電磁場輔助半連續(xù)鑄造用電磁感應(yīng)器，其特征在于所述電磁感應(yīng)器銅板呈銅板結(jié)構(gòu)，由兩塊豎立銅板、上下兩端用銅條密封焊接形成中空結(jié)構(gòu)的單匝銅板線圈，線圈的兩端頭部位分別連接有中空的銅塊，銅塊上分別接有接線塊，線圈的兩端頭間設(shè)置有絕緣片、線圈彎曲形成環(huán)形閉合狀；另外，在銅塊的附近連接有通水銅管，通水銅管與線圈內(nèi)腔連通。進一步地，上述的一種鋁合金電磁場輔助半連續(xù)鑄造用電磁感應(yīng)器，在兩塊豎立銅板的中間部位由鉚釘將兩銅板彼此聯(lián)接。更進一步地，上述的一種鋁合金電磁場輔助半連續(xù)鑄造用電磁感應(yīng)器，在線圈的兩端頭部位分別焊接有中空的銅塊，在銅塊的附近焊接有通水銅管。本發(fā)明技術(shù)方案突出的實質(zhì)性特點和顯著的進步主要體現(xiàn)在本發(fā)明電磁感應(yīng)器采用銅板結(jié)構(gòu)保證了電磁場在軸向上的均勻分布，線圈中空結(jié)構(gòu)確保感應(yīng)器工作時冷卻水能夠形成回路，且不會滲漏，在冷卻線圈本身的同時避免了冷卻水和液態(tài)鋁熔體直接接觸的可能，鑄造非常安全。應(yīng)用時，電磁感應(yīng)器置于石墨內(nèi)襯和結(jié)晶器內(nèi)壁之間，線圈通入中頻交變電流，激發(fā)中頻交變電磁場，線圈和鋁熔體距離較近，保證了中頻磁場的滲透深度，大大提高了電磁場的作用效果，顯著改善了鑄錠的表面質(zhì)量。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明技術(shù)方案作進一步說明-圖1:電磁感應(yīng)器的主視圖2:電磁感應(yīng)器的俯視圖3:電磁感應(yīng)器的右視圖4:電磁感應(yīng)器應(yīng)用時的示意圖。圖中各附圖標(biāo)記的含義見下表附圖<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>具體實施例方式如圖13所示，鋁合金電磁場輔助半連續(xù)鑄造用電磁感應(yīng)器，呈銅板空腔結(jié)構(gòu)，銅板1和銅板3豎立、上下兩端用銅條2密封焊接形成中空結(jié)構(gòu)的單匝銅板線圈，在銅板l和銅板3中間用鉚釘4將兩銅板彼此聯(lián)接，加強了線圈側(cè)壁雙層銅板的強度；在線圈的兩端頭部位分別焊接有中空的銅塊91和銅塊92，銅塊91上接一接線塊71，銅塊92上接一接線塊72，接線塊71和接線塊72分別接變壓器的正負極，線圈的兩端頭間設(shè)置有絕緣片8，絕緣片8將銅塊91和銅塊92電性隔離，同時絕緣片8也將接線塊71和接線塊72電性隔離；根據(jù)結(jié)晶器的尺寸和形狀將銅板1與銅板3復(fù)合成的銅板線圈彎曲成需要的結(jié)構(gòu)，形成環(huán)形閉合狀；另外，在銅塊91的開口附近焊接有通水銅管61，在銅塊92的開口附近焊接有通水銅管62，通水銅管61和通水銅管62與線圈內(nèi)腔連通，工作時冷卻水可從通水銅管61流進線圈內(nèi)腔，冷卻后從通水銅管62流出，循環(huán)冷卻線圈。采用銅板結(jié)構(gòu)的感應(yīng)器保證了電磁場在軸向上的均勻分布。線圈特殊的中空結(jié)構(gòu)確保感應(yīng)器工作時冷卻水能夠形成回路，且不會滲漏，在冷卻線圈本身的同時避免了冷卻水和液態(tài)鋁熔體直接接觸的可能，保證了鑄造安全。將電磁感應(yīng)器設(shè)置于石墨內(nèi)襯和結(jié)晶器內(nèi)壁之間，鑄造時線圈通入頻率范圍為5003000Hz、強度范圍為100010000A的中頻交變電流，激發(fā)中頻交變電磁場，線圈和鋁熔體距離較近，保證了中頻磁場的滲透深度，提高了電磁場的作用效果。本發(fā)明電磁感應(yīng)器適用于鋁合金圓錠和扁錠的半連續(xù)鑄造，如圖4，結(jié)晶器包括結(jié)晶器本體11和結(jié)晶器上蓋10，結(jié)晶器內(nèi)壁鑲嵌有石墨內(nèi)襯14，石墨內(nèi)襯14裝配于結(jié)晶器本體11相應(yīng)的卡槽中，本發(fā)明電磁感應(yīng)器13設(shè)置在石墨內(nèi)襯14與結(jié)晶器內(nèi)壁之間，電磁感應(yīng)器13四周靠絕緣板與結(jié)晶器本體絕緣；在結(jié)晶器本體的內(nèi)腔中設(shè)擋水板12，結(jié)晶器本體上還開有斜向冷卻水孔15。鑄造前均勻地向石墨內(nèi)襯14抹潤滑油，使石墨表面形成一薄層均勻地油膜，冷卻水腔和電磁感應(yīng)器分別接通冷卻水。鑄造開始時鋁合金熔體16首先充滿底座，隨著熔體的不斷流入，結(jié)晶器內(nèi)熔體的液面不斷升高。此刻，電磁感應(yīng)線圈通入頻率范圍為5003000Hz，強度為100010000A的中頻交變電流，激發(fā)交變電磁場。在電磁場的作用下，結(jié)晶器的鋁合金熔體受到徑向的電磁力形成向上拱起的"彎月面"，在鑄錠18上有液固兩相區(qū)17，并且在鑄造開始及進行過程中，只要鑄造參數(shù)、電磁參數(shù)和金屬流量不變，彎月面的狀態(tài)就不變。采用此結(jié)構(gòu)設(shè)計的線圈不僅保證了電磁場的均勻分布，而且由于恰當(dāng)?shù)牟贾梅绞綔p小了結(jié)晶器對電磁場的消耗，提高了電磁場的作用效果。使用表明，采用此結(jié)構(gòu)和此布置方式的線圈，通入較小的電流即可實現(xiàn)較佳的電磁場輔助鑄造效果，鑄錠的表面質(zhì)量得到了明顯提高。以上僅是本發(fā)明的具體應(yīng)用范例，對本發(fā)明的保護范圍不構(gòu)成任何限制。凡采用等同變換或者等效替換而形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明權(quán)利保護范圍之內(nèi)。權(quán)利要求1.一種鋁合金電磁場輔助半連續(xù)鑄造用電磁感應(yīng)器，其特征在于所述電磁感應(yīng)器銅板呈銅板結(jié)構(gòu)，由兩塊豎立銅板、上下兩端用銅條密封焊接形成中空結(jié)構(gòu)的單匝銅板線圈，線圈的兩端頭部位分別連接有中空的銅塊，銅塊上分別接有接線塊，線圈的兩端頭間設(shè)置有絕緣片、線圈彎曲形成環(huán)形閉合狀；另外，在銅塊的附近連接有通水銅管，通水銅管與線圈內(nèi)腔連通。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋁合金電磁場輔助半連續(xù)鑄造用電磁感應(yīng)器，其特征在于在兩塊豎立銅板的中間部位由鉚釘將兩銅板彼此聯(lián)接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋁合金電磁場輔助半連續(xù)鑄造用電磁感應(yīng)器，其特征在于在線圈的兩端頭部位分別焊接有中空的銅塊，在銅塊的附近焊接有通水銅管。全文摘要本發(fā)明提供一種鋁合金電磁場輔助半連續(xù)鑄造用電磁感應(yīng)器，電磁感應(yīng)器銅板呈銅板結(jié)構(gòu)，由兩塊豎立銅板、上下兩端用銅條密封焊接形成中空結(jié)構(gòu)的單匝銅板線圈，線圈的兩端頭部位分別連接有中空的銅塊，銅塊上分別接有接線塊，線圈的兩端頭間設(shè)置有絕緣片、線圈彎曲形成環(huán)形閉合狀；另外，在銅塊的附近連接有通水銅管，通水銅管與線圈內(nèi)腔連通。采用銅板結(jié)構(gòu)保證了電磁場在軸向上的均勻分布，線圈中空結(jié)構(gòu)確保感應(yīng)器工作時冷卻水能夠形成回路，且不會滲漏。應(yīng)用時，電磁感應(yīng)器置于石墨內(nèi)襯和結(jié)晶器內(nèi)壁之間，線圈通入中頻交變電流，激發(fā)中頻交變電磁場，線圈和鋁熔體距離較近，保證了中頻磁場的滲透深度，明顯提高了電磁場的作用效果。文檔編號B22D11/115GK101185961SQ20071019096公開日2008年5月28日申請日期2007年11月30日優(yōu)先權(quán)日2007年11月30日發(fā)明者劉金炎,王家淳,郭世杰,科馬申請人:蘇州有色金屬研究院有限公司