專利名稱：一種同時制備多根鋁合金圓鑄錠的設(shè)備及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋁合金鑄造領(lǐng)域，具體涉及一種同時制備多根鋁合金圓鑄錠的設(shè)備及其方法。
背景技術(shù)：
鋁合金鑄錠的制備方法有多種，如塊式鐵模鑄造、半連續(xù)鑄造、鑄軋等，其中半連續(xù)鑄造，又名DC鑄造，應(yīng)用最為廣泛。半連續(xù)鑄造可概括定義如下一種將液態(tài)金屬連續(xù)引入特定形狀的結(jié)晶器中，在結(jié)晶器的冷卻作用下凝固成為鑄錠，并以一定的速度連續(xù)牽引出結(jié)晶器，最終形成一定長度鑄錠的鑄造方法。半連續(xù)鑄造技術(shù)最早由美國Alcoa鋁業(yè)公司于1953年成功開發(fā)。由于鋁的導(dǎo)熱性能好、熔體金屬容易處理和優(yōu)良的使用性能等特點，在近五十年里，鋁的連續(xù)鑄造技術(shù)得到了顯著的發(fā)展。與傳統(tǒng)的模鑄相比，半連續(xù)鑄造生產(chǎn)效率高，凝固組織更致密。盡管鋁合金半連續(xù)鑄造得到了廣泛應(yīng)用，但是該方法也存在問題。半連續(xù)鑄造凝固過程最顯著的特點是金屬熔體表面受到結(jié)晶器的強(qiáng)烈冷卻作用，導(dǎo)致熔體內(nèi)外冷卻強(qiáng)度差異大，造成內(nèi)外熔體凝固不同步，產(chǎn)生鑄錠橫截面上組織不均勻、合金元素宏觀偏析、鑄造應(yīng)力與裂紋等缺陷。上述缺陷的出現(xiàn)不僅會降低鑄錠的成品率，還將對鑄錠的進(jìn)一步加工成形帶來諸多不利影響，影響最終金屬制品的質(zhì)量。20世紀(jì)70-80年代研究成功了熱頂鑄造，使鑄錠表面質(zhì)量和生產(chǎn)效率大為提高。熱錠頂鑄造是在傳統(tǒng)半連續(xù)鑄造法的結(jié)晶器內(nèi)襯石墨環(huán)，同時上面加上耐火材料套，降低結(jié)晶器的有效冷卻高度，減少了結(jié)晶器傳熱，而且采用同水平澆注，在澆注系統(tǒng)上安裝液面控制器，很容易控制鋁合金液面高度，鋁合金流動平穩(wěn)，避免了澆注時擾動、裹氣。鑄棒的內(nèi)在品質(zhì)穩(wěn)定，但是，鑄棒表層出現(xiàn)隱藏式冷隔，鑄棒的表面拉痕嚴(yán)重。隱藏式冷隔的出現(xiàn)使鑄棒的成分偏析厚度超過 1mm。而且熱頂鑄造受到合金種類、生產(chǎn)率要求的制約，只能起到有限的改善作用。此外，在連續(xù)鑄造中，液態(tài)金屬的凝固成型大都是在結(jié)晶器(模殼)中進(jìn)行的，由于兩者之間存在著摩擦和磨損，造成凝固的鑄錠表面有很多缺陷，如疤痕、表面皺褶等等，這樣在后續(xù)加工時， 不得不將鑄錠有缺陷的表面銑掉，造成很大的資源浪費。綜上所述，半連續(xù)鑄造是當(dāng)前鋁合金鑄錠最主要的生產(chǎn)方式，但由于自身工藝特性決定了在生產(chǎn)過程中易出現(xiàn)組織不均勻、合金元素偏析、鑄造應(yīng)力與裂紋、表面拉痕等缺陷。而上述缺陷將直接影響產(chǎn)品的成材率和最終鋁加工制品的質(zhì)量，因此，有必要進(jìn)一步改進(jìn)和完善該工藝。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提出一種在磁場與油潤滑共同作用下的同時制備多根鋁合金圓鑄錠的設(shè)備及其方法，本發(fā)明方法能同時提高鋁合金圓鑄棒的內(nèi)部和表面質(zhì)量。實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案的設(shè)備由由結(jié)晶器、水箱、勵磁線圈、勵磁電源、石墨環(huán)、潤滑油供應(yīng)系統(tǒng)和鑄造機(jī)組成；結(jié)晶器同水平安裝于水箱之上，勵磁線圈與水箱連接，置于結(jié)晶器外部，結(jié)晶器內(nèi)部上半部安裝保溫帽，保溫帽下方為石墨環(huán)，引錠頭位于結(jié)晶器內(nèi)部石墨環(huán)的下沿；勵磁線圈外接勵磁電源提供電流，石墨環(huán)外側(cè)通過油管連接潤滑油供應(yīng)系統(tǒng)， 引錠頭下部連接鑄造機(jī)。其中所述的結(jié)晶器由整塊鍛鋁加工而成，其下部有兩排出水孔，兩排水孔與豎直方向的角度相差20-40度；
所述的勵磁線圈為為防水絕緣線圈，由表面經(jīng)絕緣處理的銅線纏繞而成，匝數(shù)為 50-200匝；在勵磁線圈外部有冷卻套；
所述的勵磁電源包含1-6個通道，通道之間為并聯(lián)，每個通道內(nèi)為串聯(lián)，產(chǎn)生5-50Hz的交變電流，電流強(qiáng)度最高達(dá)300A ；
所述的石墨環(huán)所用石墨為多孔結(jié)構(gòu)，孔徑為100-300nm ； 所述的潤滑系統(tǒng)由油箱、齒輪泵、油濾器、閥門和管路組成。實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案的步驟是
(1)引錠頭在鑄造機(jī)的托舉下升入結(jié)晶器內(nèi)，引錠頭上沿距石墨環(huán)下沿l_3mm，引錠頭就位后打開冷卻水開關(guān)，冷卻水通過水箱進(jìn)入結(jié)晶器，并由結(jié)晶器下部的水孔噴出，作用至鑄錠表面；
(2)打開油閥，在石墨環(huán)表面出現(xiàn)潤滑油后，將鋁液引入引錠頭、石墨環(huán)和保溫帽組成的空腔中；
(3)鋁液在空腔中凝固5-20s，形成坯殼后，啟動鑄造機(jī)開始鑄造，在生產(chǎn)直徑小于 400 mm的鑄錠時，初始啟動速度為10mm/min-100mm/min，然后在^iiin內(nèi)線性增加至20mm/ min-200mm/min的鑄造速度；在生產(chǎn)直徑彡400 mm的鑄錠時，鑄造速度為10mm/min-50mm/ min，鑄錠被引錠頭引出20mm后，引錠頭停留緩沖0. 5-lmin，然后繼續(xù)引出30mm后，引錠頭緩沖0. 5-lmin,即開始階段起一停一起一停，直至鑄錠被引錠頭引出200mm以后恢復(fù)之前的鑄造速度；
(4)在鑄錠被引出200mm后開啟勵磁電源，勵磁電流頻率范圍為5_50Hz，勵磁電流強(qiáng)度范圍為50-300A ；
(5)鑄造結(jié)束后，首先關(guān)閉勵磁電源，然后關(guān)閉油泵，最后關(guān)閉冷卻水。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的特點和有益效果是
本發(fā)明實現(xiàn)了電磁攪拌與油潤滑共同作用下的鋁合金圓鑄棒半連續(xù)鑄造，可以同時改善鑄錠的內(nèi)部冶金質(zhì)量和表面質(zhì)量；
在鑄造過程中，勵磁電源對勵磁線圈施加5-50Hz的低頻交流電，使熔體內(nèi)部產(chǎn)生交變電磁場，金屬熔體內(nèi)部的感生電流與磁場交互作用，使金屬熔體受到電磁力驅(qū)動的強(qiáng)制對流，上述流動將顯著改善熔體內(nèi)的溫度分布一方面，磁場引起的強(qiáng)制對流對熔體產(chǎn)生強(qiáng)烈的攪拌作用，使熔體溫度場非常均勻；另一方面強(qiáng)制對流增強(qiáng)了熔體與石墨環(huán)以及和固液界面的傳熱，使熔體在進(jìn)入結(jié)晶器后迅速降溫至液相線以下，即磁致過冷現(xiàn)象。低頻電磁場引起的磁致過冷，在熔體內(nèi)部同時形成大量異質(zhì)核心，減少了晶核的重熔；同時，強(qiáng)制對流增加了結(jié)晶器壁和液面處的形核及游離，從而使單位體積熔體內(nèi)的有效形核量增加，而有效形核數(shù)量增加是晶粒平均尺寸減小的關(guān)鍵。另外，強(qiáng)制對流使得熔體溫度場、成分場均勻，抑制成分過冷，破裂或熔斷枝晶，有利于晶粒均勻長大。晶粒長大過程中隨熔體運(yùn)動和旋轉(zhuǎn)，相互碰撞和摩擦，抑制了某個方向過度長大，最終，形成均勻、細(xì)小的等軸晶組織；本發(fā)明技術(shù)方案中的潤滑系統(tǒng)由油箱、齒輪泵、油濾器、閥門、管路組成，潤滑油經(jīng)結(jié)晶器內(nèi)的管路進(jìn)入多孔石墨與結(jié)晶器之間的空腔，然后在一定壓力下通過多孔石墨滲透進(jìn)入鑄造區(qū)域。在鑄錠表面與石墨環(huán)之間施加潤滑可以起到兩方面作用一是為鑄錠與石墨環(huán)之間提供潤滑，減少二者之間的摩擦阻力，避免劃痕、裂口等表面缺陷出現(xiàn)，獲得光滑的鑄錠表面；二是可以減弱石墨環(huán)與鑄錠表面之間的一次冷卻，使鑄錠內(nèi)部溫度梯度減少，液穴變得淺平，鑄錠內(nèi)外組織更加均勻；
在鋁合金圓鑄錠的半連續(xù)鑄造過程中同時施加磁場和油潤滑可以全面提高鑄錠的內(nèi)外冶金質(zhì)量，利用本發(fā)明中的設(shè)備和方法可以生產(chǎn)出晶粒細(xì)小均勻，表面光滑的鋁合金鑄錠。鑄錠內(nèi)部冶金質(zhì)量提高可以改善鑄錠的加工性，從源頭上控制住材料內(nèi)部的缺陷，為進(jìn)一步的深加工提供良好的坯料；鑄錠表面質(zhì)量提高可以減少表面車削量，提高產(chǎn)品的成品率。


圖1是本發(fā)明的設(shè)備結(jié)構(gòu)其中1 勵磁線圈；2 水箱；3 結(jié)晶器；4 引錠頭；5 水孔；6 石墨環(huán)；7 保溫帽；8 壓環(huán)；
圖2是圖1中A的局部放大其中9 油管；10 油路；11 結(jié)晶器內(nèi)壁；
圖3是鋁熔體的溫度梯度其中(a)為無磁場作用下鋁熔體的溫度梯度圖；(b)為磁場作用下鋁熔體的溫度梯度
圖4是鑄錠的宏觀組織其中(a)為無磁場作用下的鑄錠的宏觀組織圖；(b)為磁場作用下的鑄錠的宏觀組織
圖5是鑄錠的微觀組織其中(a)為無磁場作用下的鑄錠的微觀組織圖；(b)為磁場作用下的鑄錠的微觀組織
圖6是鑄錠分別在有潤滑和無潤滑條件下的表面質(zhì)量對比其中(a)為無磁場和無潤滑條件下鑄錠的表面；(b)為有磁場有潤滑條件下鑄錠的表
具體實施例方式
本發(fā)明的設(shè)備結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，勵磁線圈1由螺桿及壓片連接于水箱2，結(jié)晶器 3水平安裝于水箱2之上，勵磁線圈1置于結(jié)晶器3外部，保溫帽7通過壓環(huán)8安裝于結(jié)晶器3內(nèi)部上半部，保溫帽7下方為石墨環(huán)6，引錠頭4位于結(jié)晶器內(nèi)3部石墨環(huán)6的下沿； 勵磁線圈1外接勵磁電源提供電流，石墨環(huán)6外側(cè)通過油管連接潤滑油供應(yīng)系統(tǒng)，引錠頭4 下部連接鑄造機(jī)；
鑄造過程中，打開油閥后，潤滑油經(jīng)進(jìn)油管9進(jìn)入結(jié)晶器3內(nèi)，并通過結(jié)晶器3內(nèi)的油路10進(jìn)入結(jié)晶器內(nèi)壁11與石墨環(huán)6外壁之間。石墨環(huán)6外壁加工有螺旋槽，便于潤滑油進(jìn)入。當(dāng)潤滑油達(dá)到一定壓力后，通過多孔石墨緩慢滲透進(jìn)入石墨環(huán)6內(nèi)壁，為鑄造提供潤滑。實施例1
(1)引錠頭在鑄造機(jī)的托舉下升入結(jié)晶器內(nèi)，引錠頭上沿距石墨環(huán)下沿1mm，引錠頭就位后打開冷卻水開關(guān)，冷卻水通過水箱進(jìn)入結(jié)晶器，并由結(jié)晶器下部的水孔噴出，作用至鑄錠表面；
(2)打開油閥，在石墨環(huán)表面出現(xiàn)潤滑油后，將鋁液引入引錠頭、石墨環(huán)和保溫帽組成的空腔中；
(3)鋁液在空腔中凝固5s，形成坯殼后，在自重和引錠頭的牽引下下移，啟動鑄造機(jī)開始鑄造直徑為380mm的鑄錠，初始啟動速度為lOmm/min，然后在aiiin內(nèi)線性增加至20mm/ min的鑄造速度；
(4)在鑄錠被引出200mm后開啟勵磁電源，勵磁電流頻率為20Hz，勵磁電流強(qiáng)度為 300A ；
(5)鑄造結(jié)束后，首先關(guān)閉勵磁電源，然后關(guān)閉油泵，最后關(guān)閉冷卻水。在不開啟勵磁電源，即無磁場條件下，保持其他步驟相同，生產(chǎn)直徑為300mm的鋁錠作為實施例1的對比組1 ；
磁場作用對鋁熔體流場和溫度場的影響如圖3所示；在無磁場作用時，結(jié)晶器的冷卻使表層熔體溫度迅速降低，與此同時熔體中心仍保持較高的溫度，導(dǎo)致熔體內(nèi)外溫差大，液穴即深且陡，易造成組織不均、成分偏析等缺陷。施加磁場后，在電磁驅(qū)動對流的作用下，液穴中心部分的過熱熔體帶向表面，表面的低溫熔體帶回中心，使液穴內(nèi)部的熔體溫度更加均勻，同時電磁驅(qū)動對流加強(qiáng)了熔體與外界環(huán)境之間的傳熱，有效降低了液穴內(nèi)部的熔體溫度，液穴深度降低，兩相區(qū)擴(kuò)大；
電磁鑄造對鑄錠晶粒組織的細(xì)化效果如圖4和圖5所示，施加磁場和無磁場鑄造平均晶粒尺寸分別為60 μ m和200 μ m,晶粒細(xì)化效果顯著；
在不開啟勵磁電源，不開啟油閥，即無磁場、無潤滑條件下，保持其他步驟相同，生產(chǎn)直徑為300mm的鋁錠作為實施例1的對比組2 ；
圖6為有無潤滑鑄錠表面質(zhì)量對比，由圖可知，油潤滑作用可以顯著提高鑄錠表面質(zhì)量。實施例2
(1)引錠頭在鑄造機(jī)的托舉下升入結(jié)晶器內(nèi)，引錠頭上沿距石墨環(huán)下沿1mm，引錠頭就位后打開冷卻水開關(guān)，冷卻水通過水箱進(jìn)入結(jié)晶器，并由結(jié)晶器下部的水孔噴出，作用至鑄錠表面；
(2)打開油閥，在石墨環(huán)表面出現(xiàn)潤滑油后，將鋁液引入引錠頭、石墨環(huán)和保溫帽組成的空腔中；
(3)鋁液在空腔中凝固5s，形成坯殼后，在自重和引錠頭的牽引下下移，啟動鑄造機(jī)開始鑄造直徑為300mm的鑄錠，初始啟動速度為15mm/min，然后在aiiin內(nèi)線性增加至30mm/ min的鑄造速度；
(4)在鑄錠被引出200mm后開啟勵磁電源，勵磁電流頻率為20Hz，勵磁電流強(qiáng)度為 200A ；(5)鑄造結(jié)束后，首先關(guān)閉勵磁電源，然后關(guān)閉油泵，最后關(guān)閉冷卻水。實施例3
(1)引錠頭在鑄造機(jī)的托舉下升入結(jié)晶器內(nèi)，引錠頭上沿距石墨環(huán)下沿1mm，引錠頭就位后打開冷卻水開關(guān)，冷卻水通過水箱進(jìn)入結(jié)晶器，并由結(jié)晶器下部的水孔噴出，作用至鑄錠表面；
(2)打開油閥，在石墨環(huán)表面出現(xiàn)潤滑油后，將鋁液引入引錠頭、石墨環(huán)和保溫帽組成的空腔中；
(3)鋁液在空腔中凝固5s，形成坯殼后，在自重和引錠頭的牽引下下移，啟動鑄造機(jī)開始鑄造直徑為200mm的鑄錠，初始啟動速度為50mm/min，然后在aiiin內(nèi)線性增加至IOOmm/ min的鑄造速度；
(4)在鑄錠被引出200mm后開啟勵磁電源，勵磁電流頻率為30Hz，勵磁電流強(qiáng)度為 150A ；
(5)鑄造結(jié)束后，首先關(guān)閉勵磁電源，然后關(guān)閉油泵，最后關(guān)閉冷卻水。實施例4
(1)引錠頭在鑄造機(jī)的托舉下升入結(jié)晶器內(nèi)，引錠頭上沿距石墨環(huán)下沿1mm，引錠頭就位后打開冷卻水開關(guān)，冷卻水通過水箱進(jìn)入結(jié)晶器，并由結(jié)晶器下部的水孔噴出，作用至鑄錠表面；
(2)打開油閥，在石墨環(huán)表面出現(xiàn)潤滑油后，將鋁液引入引錠頭、石墨環(huán)和保溫帽組成的空腔中；
(3)鋁液在空腔中凝固5s，形成坯殼后，在自重和引錠頭的牽引下下移，啟動鑄造機(jī)開始鑄造直徑為60mm的鑄錠，初始啟動速度為lOOmm/min，然后在aiiin內(nèi)線性增加至200mm/ min的鑄造速度；
(4)在鑄錠被引出200mm后開啟勵磁電源，勵磁電流頻率為50Hz，勵磁電流強(qiáng)度為
50A ；
(5)鑄造結(jié)束后，首先關(guān)閉勵磁電源，然后關(guān)閉油泵，最后關(guān)閉冷卻水。實施例5
(1)引錠頭在鑄造機(jī)的托舉下升入結(jié)晶器內(nèi)，引錠頭上沿距石墨環(huán)下沿2mm，引錠頭就位后打開冷卻水開關(guān)，冷卻水通過水箱進(jìn)入結(jié)晶器，并由結(jié)晶器下部的水孔噴出，作用至鑄錠表面；
(2)打開油閥，在石墨環(huán)表面出現(xiàn)潤滑油后，將鋁液引入引錠頭、石墨環(huán)和保溫帽組成的空腔中；
(3)鋁液在空腔中凝固10s，形成坯殼后，在自重和引錠頭的牽引下下移，啟動鑄造機(jī)開始鑄造直徑400 mm的鑄錠，鑄造速度為30mm/min鑄錠被引錠頭引出20mm后，引錠頭停留緩沖0. 5min，然后繼續(xù)引出30mm后，引錠頭緩沖0. 5min，即開始階段起一停一起一停，直至鑄錠被引錠頭引出200mm以后恢復(fù)之前的鑄造速度；
(4)在鑄錠被引出200mm后開啟勵磁電源，勵磁電流頻率為15Hz，勵磁電流強(qiáng)度為 300A ；
(5)鑄造結(jié)束后，首先關(guān)閉勵磁電源，然后關(guān)閉油泵，最后關(guān)閉冷卻水。實施例6(1)引錠頭在鑄造機(jī)的托舉下升入結(jié)晶器內(nèi)，引錠頭上沿距石墨環(huán)下沿3mm，引錠頭就位后打開冷卻水開關(guān)，冷卻水通過水箱進(jìn)入結(jié)晶器，并由結(jié)晶器下部的水孔噴出，作用至鑄錠表面；
(2)打開油閥，在石墨環(huán)表面出現(xiàn)潤滑油后，將鋁液引入引錠頭、石墨環(huán)和保溫帽組成的空腔中；
(3)鋁液在空腔中凝固20s，形成坯殼后，在自重和引錠頭的牽引下下移，啟動鑄造機(jī)開始鑄造直徑為600 mm的鑄錠，鑄造速度為30mm/min鑄錠被引錠頭引出20mm后，引錠頭停留緩沖0. 5min，然后繼續(xù)引出30mm后，引錠頭緩沖0. 5min，即開始階段起一停一起一停，直至鑄錠被引錠頭引出200mm以后恢復(fù)之前的鑄造速度；
(4)在鑄錠被引出200mm后開啟勵磁電源，勵磁電流頻率為15Hz，勵磁電流強(qiáng)度為 300A ；
(5)鑄造結(jié)束后，首先關(guān)閉勵磁電源，然后關(guān)閉油泵，最后關(guān)閉冷卻水。
實施例7
(1)引錠頭在鑄造機(jī)的托舉下升入結(jié)晶器內(nèi)，引錠頭上沿距石墨環(huán)下沿3mm，引錠頭就位后打開冷卻水開關(guān)，冷卻水通過水箱進(jìn)入結(jié)晶器，并由結(jié)晶器下部的水孔噴出，作用至鑄錠表面；
(2)打開油閥，在石墨環(huán)表面出現(xiàn)潤滑油后，將鋁液引入引錠頭、石墨環(huán)和保溫帽組成的空腔中；
(3)鋁液在空腔中凝固20s，形成坯殼后，在自重和引錠頭的牽引下下移，啟動鑄造機(jī)開始鑄造直徑為800 mm的鑄錠，鑄造速度為lOmm/min鑄錠被引錠頭引出20mm后，引錠頭停留緩沖0. 5min，然后繼續(xù)引出30mm后，引錠頭緩沖0. 5min，即開始階段起一停一起一停，直至鑄錠被引錠頭引出200mm以后恢復(fù)之前的鑄造速度；
(4)在鑄錠被引出200mm后開啟勵磁電源，勵磁電流頻率為5Hz，勵磁電流強(qiáng)度為 300A ；
(5)鑄造結(jié)束后，首先關(guān)閉勵磁電源，然后關(guān)閉油泵，最后關(guān)閉冷卻水。
權(quán)利要求
1.一種同時制備多根鋁合金圓鑄錠的設(shè)備，其特征在于該設(shè)備由結(jié)晶器、水箱、勵磁線圈、勵磁電源、保溫帽、石墨環(huán)、潤滑油供應(yīng)系統(tǒng)和鑄造機(jī)組成；結(jié)晶器水平安裝于水箱之上，勵磁線圈與水箱連接，置于結(jié)晶器外部，結(jié)晶器內(nèi)部上半部安裝保溫帽，保溫帽下方為石墨環(huán)，引錠頭位于結(jié)晶器內(nèi)部石墨環(huán)的下沿；勵磁線圈外接勵磁電源提供電流，石墨環(huán)外側(cè)通過油管連接潤滑油供應(yīng)系統(tǒng)，引錠頭下部連接鑄造機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種同時制備多根鋁合金圓鑄錠的設(shè)備，其特征在于所述的結(jié)晶器由整塊鍛鋁加工而成，其下部有兩排出水孔，兩排水孔與豎直方向的角度相差20-40 度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種同時制備多根鋁合金圓鑄錠的設(shè)備，其特征在于所述的勵磁線圈為防水絕緣線圈，由表面經(jīng)絕緣處理的銅線纏繞而成，匝數(shù)為50-200匝；在勵磁線圈外部有冷卻套。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種同時制備多根鋁合金圓鑄錠的設(shè)備，其特征在于所述的勵磁電源包含1-6個通道，每個通道是一個完整的供電回路，通道之間為并聯(lián)，每個通道內(nèi)為串聯(lián)，產(chǎn)生5-50Hz的交變電流，電流強(qiáng)度< 300A。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種同時制備多根鋁合金圓鑄錠的設(shè)備，其特征在于所述的石墨環(huán)所用石墨為多孔結(jié)構(gòu)，孔徑為100-300nm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種同時制備多根鋁合金圓鑄錠的設(shè)備，其特征在于所述的潤滑系統(tǒng)由油箱、齒輪泵、油濾器、閥門和管路組成。
7.一種采用如權(quán)利要求1所述的設(shè)備同時制備多根鋁合金圓鑄錠的方法，其特征在于按照以下步驟進(jìn)行(1)引錠頭在鑄造機(jī)的托舉下升入結(jié)晶器內(nèi)，引錠頭上沿距石墨環(huán)下沿l_3mm，引錠頭就位后打開冷卻水開關(guān)，冷卻水通過水箱進(jìn)入結(jié)晶器，并由結(jié)晶器下部的水孔噴出，作用至鑄錠表面；(2)打開油閥，在石墨環(huán)表面出現(xiàn)潤滑油后，將鋁液引入引錠頭、石墨環(huán)和保溫帽組成的空腔中；(3)鋁液在空腔中凝固5-20s，形成坯殼后，啟動鑄造機(jī)開始鑄造，在生產(chǎn)直徑小于 400 mm的鑄錠時，初始啟動速度為10mm/min-100mm/min，然后在^iiin內(nèi)線性增加至20mm/ min-200mm/min的鑄造速度；在生產(chǎn)直徑彡400 mm的鑄錠時，鑄造速度為10mm/min-50mm/ min，鑄錠被引錠頭引出20mm后，引錠頭停留緩沖0. 5-lmin，然后繼續(xù)引出30mm后，引錠頭緩沖0. 5-lmin,即開始階段起一停一起一停，直至鑄錠被引錠頭引出200mm以后恢復(fù)之前的鑄造速度；(4)在鑄錠被引出200mm后開啟勵磁電源，勵磁電流頻率范圍為5_50Hz，勵磁電流強(qiáng)度范圍為50-300A ；(5)鑄造結(jié)束后，首先關(guān)閉勵磁電源，然后關(guān)閉油泵，最后關(guān)閉冷卻水。
全文摘要
本發(fā)明屬于鋁合金鑄造領(lǐng)域，具體涉及一種同時制備多根鋁合金圓鑄錠的設(shè)備及其方法。本發(fā)明設(shè)備主要由結(jié)晶器、水箱、勵磁線圈、勵磁電源、多孔石墨環(huán)、潤滑油供應(yīng)系統(tǒng)和鑄造機(jī)組成；本發(fā)明方法步驟是首先開啟潤滑油供應(yīng)系統(tǒng)，然后將鋁液引入引錠頭、多孔石墨環(huán)和保溫帽組成的空腔中，啟動鑄造機(jī)開始鑄造，然后啟動勵磁電源，鋁熔體在感應(yīng)磁場的攪拌作用下進(jìn)行動態(tài)結(jié)晶，獲得細(xì)小均勻的冶金組織，同時使鑄錠獲得良好的表面質(zhì)量。本發(fā)明實現(xiàn)了電磁攪拌與油潤滑共同作用下的鋁合金圓鑄棒半連續(xù)鑄造，可以同時改善鑄錠的內(nèi)部冶金質(zhì)量和表面質(zhì)量。
文檔編號B22D11/14GK102319881SQ201110297448
公開日2012年1月18日 申請日期2011年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月29日
發(fā)明者崔興華, 崔建忠, 柴建勛, 王高松, 趙志浩 申請人:東北大學(xué)