电磁多旋流搅拌铸造装置.pdf

1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201921778985.5 (22)申请日 2019.10.22 (73)专利权人 石家庄爱迪尔电气有限公司 地址 050000 河北省石家庄裕华区南位村 富康路一巷4号 (72)发明人 张艳国李广张烨贾晓兰 (74)专利代理机构 北京国坤专利代理事务所 (普通合伙) 11491 代理人 赵红霞 (51)Int.Cl. B22D 11/115(2006.01) (ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利 (54)实用新型名称 电磁多旋流搅拌铸造装置 (57)摘要 本实用新型公开

2、了电磁多旋流搅拌铸造装 置， 涉及铸造技术领域。 该电磁多旋流搅拌铸造 装置， 包括水箱， 水箱的内部安装有结晶器， 结晶 器外部安装有电磁装置本体， 电磁装置本体包含 有固定杆， 固定杆共设置有多个， 且分为多组。 该 电磁多旋流搅拌铸造装置， 通过改变磁场的方向 及强度， 便能有效调节熔液的搅拌方向及搅拌强 度， 控制熔液的流动形式和流动速度， 均匀了结 晶器内熔液的温度分布， 抑制了初期凝固坯壳的 厚度不均， 减少了延迟凝固和坯壳变形， 对提高 连铸坯质量具有明显作用， 因晶粒细化、 组织分 布均匀、 体收缩减少、 热裂倾向下降， 基体上消除 了缩松倾向， 因此铸件力学性能大幅度提高。

3、权利要求书1页 说明书3页 附图5页 CN 210908017 U 2020.07.03 CN 210908017 U 1.电磁多旋流搅拌铸造装置， 包括水箱(7)， 其特征在于： 所述水箱(7)的内部安装有结 晶器(6)， 所述结晶器(6)的外部安装有电磁装置本体(8)； 所述电磁装置本体(8)包含有固定杆(4)， 所述固定杆(4)共设置有多个， 且分为多组， 每组四个固定杆(4)的顶部通过螺丝钉固定有铁芯总成(1)； 所述铁芯总成(1)的外表面固定有三个加强凸极(3)， 三个所述加强凸极(3)的外表面 缠绕有电磁搅拌线圈(2)。 2.根据权利要求1所述的电磁多旋流搅拌铸造装置， 其特征在于

4、： 所述电磁搅拌线圈 (2)共设置有多个， 且分为多组， 每组三个电磁搅拌线圈(2)形成C型电磁感应器(5)。 3.根据权利要求1所述的电磁多旋流搅拌铸造装置， 其特征在于： 所述加强凸极(3)的 外表面缠绕相同材质、 相同数量的电磁搅拌线圈(2)。 4.根据权利要求2所述的电磁多旋流搅拌铸造装置， 其特征在于： 所述C型电磁感应器 (5)共设置有多个， 且每个C型电磁感应器(5)自身能形成一个完整的旋流磁场。 5.根据权利要求1所述的电磁多旋流搅拌铸造装置， 其特征在于： 所述电磁装置本体 (8)安装在结晶器(6)的液穴中下部， 通过螺栓与水箱(7)的上部进行连接。 6.根据权利要求1所述的

5、电磁多旋流搅拌铸造装置， 其特征在于： 所述电磁装置本体 (8)也可安装在结晶器(6)的下方。 权利要求书 1/1 页 2 CN 210908017 U 2 电磁多旋流搅拌铸造装置 技术领域 0001 本实用新型涉及铸造技术领域， 具体为电磁多旋流搅拌铸造装置。 背景技术 0002 随着连铸技术的发展， 人们对铸造质量的要求不断提高， 对铸坯的力学性能、 铸坯 中夹杂物含量、 气孔等提出了极为苛刻的条件， 特别是大尺寸铸棒， 这些铸坯广泛应用于汽 车面板、 家电、 船舶以及航空航天等行业， 不仅要求具有均匀的成形性能， 而且对表面质量 提出了较高的要求， 电磁搅拌技术已经成为当前国际上提高钢铁

6、以及铝及其合金性能的常 用方法之一， 电磁搅拌技术越来越受到人们的关注， 成为电磁冶金技术的热点。 0003 现有的电磁搅拌在结晶器内搅动金属熔液的形式仅有两种： 水平环流和金属熔液 上下震荡(垂直线性)， 水平环流主要对铸棒外圈溶液进行了交换， 无法实现内部与外表的 温度和成分交换， 且力度控制较难， 小了无法达到温度和成分交换要求， 太大又会出现离心 作用使成分偏析， 上下震荡由于磁场方向为轴向磁场， 限制了磁场的径向透入深度无法与 周围实现交换， 特别是对大尺寸铸棒无法作用于芯部， 所以采用这两种方式时铸棒易出现 成分和晶粒不均匀的情况。 实用新型内容 0004 针对现有技术的不足， 本

7、实用新型提供了电磁多旋流搅拌铸造装置， 使用后， 可将 铸棒分成多个区域进行交换， 实现内外温度和成分交换， 此装置在保留原有结晶电磁搅拌 优点的基础上更好的解决了芯部与外表的温差， 改变铸棒凝固条件的同时提高了晶粒的均 匀性。 0005 为实现以上目的， 本实用新型通过以下技术方案予以实现： 电磁多旋流搅拌铸造 装置， 包括水箱， 所述水箱的内部安装有结晶器， 所述结晶器外部安装有电磁装置本体， 所 述电磁装置本体包含有固定杆， 所述固定杆共设置有多个， 且分为多组， 每组四个固定杆的 顶部通过螺丝钉固定有铁芯总成， 所述铁芯总成的外表面固定有三个加强凸极， 三个所述 加强凸极的外表面缠绕有

8、电磁搅拌线圈。 0006 优选的， 所述电磁搅拌线圈共设置有多个， 且分为多组， 每组三个电磁搅拌线圈形 成C型电磁感应器。 0007 优选的， 所述加强凸极的外表面缠绕相同材质、 相同数量的电磁搅拌线圈。 0008 优选的， 所述加强凸极的外表面缠绕相同材质、 相同数量的电磁搅拌线圈。 0009 优选的， 所述C型电磁感应器共设置有多个， 且每个C型电磁感应器自身能形成一 个完整的旋流磁场。 0010 优选的， 所述电磁装置本体也可安装在结晶器的下方。 0011 本实用新型提供了电磁多旋流搅拌铸造装置。 具备以下有益效果： 0012 (1)该电磁多旋流搅拌铸造装置， 能有效地改善铸坯的内部组

9、织结构， 减少了夹杂 物， 减少了铸坯表面纵裂， 提高表面质量， 减少中心偏析和中心疏松， 基本消除中心缩孔和 说明书 1/3 页 3 CN 210908017 U 3 裂纹， 大大增加等轴晶率， 通过改变磁场的方向及强度， 便能有效调节熔液的搅拌方向及搅 拌强度， 控制熔液的流动形式和流动速度， 均匀了结晶器内熔液的温度分布， 抑制了初期凝 固坯壳的厚度不均， 减少了延迟凝固和坯壳变形， 对提高连铸坯质量具有明显作用， 因晶粒 细化、 组织分布均匀、 体收缩减少、 热裂倾向下降， 基体上消除了缩松倾向， 因此铸件力学性 能大幅度提高。 0013 (2)该电磁多旋流搅拌铸造装置， 由于电磁搅拌

10、能加速热量的释放， 改变熔体的流 动方式， 可有效的抑制柱状晶生长， 消除了传统铸造中的柱状晶和粗大树枝晶， 改变析出相 的形态的同时减少宏观偏析和显微偏析， 增加晶核、 晶粒、 均匀温度， 使凝固在较大的体积 范围内同时进行细化晶粒效果增强， 这在结晶过程中进行搅拌更有意义， 在改善柱状晶、 搭 桥、 针孔、 增加等轴晶区， 减少成分偏析， 减轻或消除中心疏松和中心缩孔等方面的效果非 常明显。 0014 (3)该电磁多旋流搅拌铸造装置， 由于电磁场搅拌具有非接触、 分布均匀等特点， 减少了污染和不安全因素， 特别适用于高温等特殊场合， 在熔炼合金与高纯金属时有重要 意义。 0015 (4)该

11、电磁多旋流搅拌铸造装置， 凝固速度加快， 生产率提高， 工艺周期缩短； 凝固 收缩小， 故成型体尺寸精度高， 去除余量少。 0016 (5)该电磁多旋流搅拌铸造装置， 成形合金范围广： 非铁合金有铝、 镁、 锌、 锡、 铜、 镍基合金； 铁基合金有不锈钢、 低合金钢等； 可用于制造金属基复合材料， 利用半固态金属 的高粘度， 使密度差大、 固溶度小的金属制成合金， 也可有效地使不同材料混合， 制成新的 复合材料。 0017 (6)该电磁多旋流搅拌铸造装置， 电磁多旋流搅拌装置利用率高， 功率小， 结构紧 凑， 一次性投资， 使用成本较低， 操作简单方便， 工人易掌握， 稳定了连铸操作， 广泛应

12、用于 圆坯连铸机上。 附图说明 0018 图1为本实用新型的电磁装置本体立体图； 0019 图2为本实用新型的金属熔液的运动方向图； 0020 图3为本实用新型的金属熔液的运动方向图； 0021 图4为本实用新型的金属熔液的运动方向图； 0022 图5为本实用新型的使用状态图； 0023 图6为本实用新型的电磁装置本体位于结晶器下方安装图。 0024 图中： 1、 铁芯总成； 2、 电磁搅拌线圈； 3、 加强凸极； 4、 固定杆； 5、 C型电磁感应器； 6、 结晶器； 7、 水箱； 8、 电磁装置本体。 具体实施方式 0025 下面将结合本实用新型实施例中的附图， 对本实用新型实施例中的技术

13、方案进行 清楚、 完整地描述， 显然， 所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例， 而不是全部的 实施例。 0026 所述实施例的示例在附图中示出， 其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类 说明书 2/3 页 4 CN 210908017 U 4 似的元件或具有相同或类似功能的元件。 下面通过参考附图描述的实施例是示例性的， 旨 在用于解释本实用新型， 而不能理解为对本实用新型的限制。 0027 实施例1： 参照图1， 本实用新型提供一种技术方案： 电磁多旋流搅拌铸造装置， 包 括水箱7， 水箱7的内部安装有结晶器6， 结晶器6外部安装有电磁装置本体8， 电磁装置本体8 包含有固定杆4，

14、固定杆4共设置有多个， 且分为多组， 每组四个固定杆4的顶部通过螺丝钉 固定有铁芯总成1， 铁芯总成 1的外表面固定有三个加强凸极3， 三个加强凸极3的外表面缠 绕有电磁搅拌线圈2， 加强凸极3的外表面缠绕相同材质、 相同数量的电磁搅拌线圈2， 电磁 装置本体8包括铁芯总成1， 电磁搅拌线圈2， 单个铁芯总成1通过螺钉安装于四个固定杆4 上， 单个铁芯总成1上安装三个加强凸极3， 在加强凸极3 上缠绕相同材质、 相同数量的电磁 搅拌线圈2， 加强凸极3的作用是提高磁场利用率， 增大搅拌力度。 0028 实施例2： 参照图2-4， 电磁搅拌线圈2共设置有多个， 且分为多组， 每组三个电磁搅 拌线

15、圈2形成C型电磁感应器5， C型电磁感应器5共设置有多个， 且每个C型电磁感应器5自身 能形成一个完整的旋流磁场， 电磁装置本体8使用时， 金属熔液受到电磁力的作用， 形成的 运动轨迹， 此装置每三个线圈构成一个C型电磁感应器5， 每个C型电磁感应器5自身能形成 一个完整的旋流磁场， C型电磁感应器5作为子单元旋流磁场， N个C型构成N个旋流磁场， 每 相邻的两个C型电磁感应器5可合成一个大的旋流磁场， 所有C型电磁感应器5又可合成一个 整体的大环流磁场， 通过不同的组合形成不同的磁场， 适应不同产品不同直径不同用途的 产品。 0029 实施例3： 参照图5-6， 电磁装置本体8安装在结晶器6

16、的液穴中下部， 通过螺栓与水 箱7的上部进行连接， 电磁装置本体8也可安装在结晶器6的下方， 使用电磁装置本体8时， 铸 造用结晶器6安装在水箱7中， 电磁装置本体8安装在结晶器6液穴中下部， 通过螺栓与水箱7 上部进行连接， 水箱7 内的水在冷却结晶器6的同时对电磁搅拌线圈2进行冷却， 当结晶器6 为矮的结晶器6时也可根据实际情况外挂挂与结晶器6的下方。 0030 使用时， 由于搅拌器每个加强凸极3上缠绕相同材质、 相同数量的电磁搅拌线圈2， 通电后， 利用电流产生强大的变化磁场， 穿透多层介质的阻隔， 会使金属熔液产生多组在铸 棒中进行分流的旋转运动， 从而使铸坯径向的温度和成分得到交换，

17、 由于径向的交换使轴 向的液穴深度变浅， 内外的温差减小改变铸棒凝固条件的同时提高了晶粒的均匀性。 0031 以上所述， 仅为本实用新型较佳的具体实施方式， 但本实用新型的保护范围并不 局限于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内， 根据本实用 新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变， 都应涵盖在本实用新型的保护范 围之内。 说明书 3/3 页 5 CN 210908017 U 5 图1 说明书附图 1/5 页 6 CN 210908017 U 6 图2 说明书附图 2/5 页 7 CN 210908017 U 7 图3 说明书附图 3/5 页 8 CN 210908017 U 8 图4 图5 说明书附图 4/5 页 9 CN 210908017 U 9 图6 说明书附图 5/5 页 10 CN 210908017 U 10