一種真空旋轉電磁攪拌細化合金晶粒的鑄造裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及金屬材料鑄造領域，具體為一種真空旋轉電磁攪拌細化合金晶粒的精密鑄造裝置。該鑄造裝置熔煉室中設置感應爐和鑄型室，感應爐位于鑄型室的上方；在鑄型室中設置旋轉電磁攪拌器，旋轉電磁攪拌器由電磁攪拌線圈和冷卻水套構成，電磁攪拌線圈設置于冷卻水套外側，鑄型設置于冷卻水套內側，旋轉電磁攪拌器通過冷卻水套與鑄型室中的鑄型相隔離。旋轉電磁攪拌控制系統將三相交流電通過整流器變成一個固定的直流電壓，然后通過逆變電路變成一個頻率和電壓可調的交流電，輸出給電磁攪拌線圈，驅動電磁攪拌線圈形成旋轉磁場，通過旋轉磁場對鋼液進行攪拌，能夠降低鑄件夾渣含量，減少中心縮孔、消除宏觀偏析和提高鑄件的等軸晶比率等。
【專利說明】一種真空旋轉電磁攪拌細化合金晶粒的鑄造裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及金屬材料鑄造領域，具體為一種真空旋轉電磁攪拌細化合金晶粒的精密鑄造裝置。
【背景技術】
[0002]電磁攪拌器(Electromagnetic stirring:簡稱EMS)是由瑞典ASEA公司首先發明的。1932年Dreyfus博士根據法拉第的電磁感應原理,發現低速移動著的感應磁場會對鋼水產生強烈的攪拌作用，于1948年制造出世界上第一臺電磁攪拌器并用于電弧爐煉鋼。隨著煉鋼技術的發展和成熟，電磁攪拌技術逐漸被應用于連鑄設備。
[0003]20世紀60年代,奧地利Kapfanberg廠的Beohler連鑄機開始使用電磁攪拌技術澆鑄合金鋼。20世紀70年代，法國鋼研院(IRSID)首次在方坯連鑄機上進行了線性電磁攪拌技術的工業性試驗。英國鋼公司(BSC)也進行了類似試驗，電磁攪拌使硅鋁鎮靜鋼的皮下質量得到了改善，試驗中由于采用了低頻電磁場，提高了攪拌效率，很快在生產中得到應用。隨后，旋轉電磁攪拌技術開始逐漸取得進展。
[0004]電磁攪拌的實質是借助在鑄坯液中感生的電磁力來強化鋼水(鋁水)等熔融的金屬液旋轉的運動。簡單地從原理上說是基于電機原理:有基于旋轉異步電機原理的旋轉磁場式電磁攪拌器，也有基于直線異步電機原理的行波磁場式電磁攪拌器，它是利用電磁感應力推動高溫液態鋼水在結晶器內作規定流動，以便提高鑄坯內在質量。以三相旋轉磁場攪拌器為例，攪拌器相當于電機的定子，鋼液(鑄坯)相當于電機的轉子。這樣，電磁攪拌的作用原理就可以與實心轉子異步電機相比擬。
[0005]在金屬液附近施加電磁攪拌器以后，電磁攪拌器產生的低頻交變電磁場穿透金屬液，與金屬液間產生相對運動，使得金屬液內的磁通量發生變化，相當于磁場以一定的速度切割金屬液，使其內部產生感應電流。這種感應電流又與感應器產生的磁場相互作用產生電磁力，作用于金屬液的每個體積兀上，從而驅動金屬液的旋轉運動。通過改變低頻電源輸出電流的大小，來控制電磁攪拌器產生的磁場強度，從而控制電磁攪拌的強度。通過選擇電源頻率、電磁攪拌器型式、施加位置和組合形式等來滿足不同澆鑄工藝不同合金種類的要求。
實用新型內容
[0006]本實用新型的目的在于提供一種真空旋轉電磁攪拌細化合金晶粒的鑄造裝置，利用真空旋轉電磁攪拌不僅能夠實現細化晶粒的作用，而且還可以減少合金鑄件內的成分偏析和疏松等冶金缺陷。
[0007]本實用新型的技術方案是:
[0008]一種真空旋轉電磁攪拌細化合金晶粒的鑄造裝置，該鑄造裝置熔煉室中設置感應爐和鑄型室，感應爐位于鑄型室的上方；在鑄型室中設置旋轉電磁攪拌器，旋轉電磁攪拌器由電磁攪拌線圈和冷卻水套構成，電磁攪拌線圈設置于冷卻水套外側，鑄型設置于冷卻水套內側，旋轉電磁攪拌器通過冷卻水套與鑄型室中的鑄型相隔離。
[0009]所述的真空旋轉電磁攪拌細化合金晶粒的鑄造裝置，鑄型室設置在升降機構上，升降機構由油壓泵驅動。
[0010]所述的真空旋轉電磁攪拌細化合金晶粒的鑄造裝置，熔煉室的頂部設置測溫系統，熔煉室的側面與真空系統連通。
[0011]所述的真空旋轉電磁攪拌細化合金晶粒的鑄造裝置，旋轉電磁攪拌器的電磁攪拌線圈與旋轉電磁攪拌控制系統相連，由旋轉電磁攪拌控制系統為電磁攪拌線圈提供旋轉磁場。
[0012]所述的真空旋轉電磁攪拌細化合金晶粒的鑄造裝置，該鑄造裝置通過旋轉電磁攪拌控制系統改變電流和頻率來實現對磁場強度的控制。
[0013]所述的真空旋轉電磁攪拌細化合金晶粒的鑄造裝置，該鑄造裝置通過旋轉電磁攪拌控制系統實現連續攪拌、正反轉攪拌和間歇攪拌不同電磁攪拌方式之間的轉換。
[0014]本實用新型的優點及有益效果是:
[0015]1、在本實用新型裝置中，磁場強度可以通過該變電源頻率和電流大小來實現自由調節，磁場作用時間以及磁場旋轉方向都可以自由調節，并可以方便的設置磁場的攪拌組合方式。
[0016]2、本實用新型裝置利用真空旋轉電磁攪拌不僅能夠實現細化晶粒的作用，而且還可以減少合金鑄件內的成分偏析和疏松等冶金缺陷。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為真空旋轉電磁攪拌細化合金晶粒的鑄造裝置結構示意圖。
[0018]圖2為旋轉電磁攪拌器結構示意圖。
[0019]圖中，I測溫系統；2溶煉室；3感應爐；4鑄型室；5升降機構；6油壓栗；7真空系統；8冷卻水系統；9旋轉電磁攪拌控制系統；10旋轉電磁攪拌器；11電磁攪拌線圈；12冷卻水套。
【具體實施方式】
[0020]下面通過實施例和附圖對本實用新型進一步詳細描述。
[0021]實施例
[0022]如圖1-圖2所示，本實用新型真空旋轉電磁攪拌細化合金晶粒的鑄造裝置，該裝置由測溫系統1、熔煉室2、感應爐3、鑄型室4、升降機構5、油壓泵6、真空系統7、冷卻水系統8、旋轉電磁攪拌控制系統9和旋轉電磁攪拌器10等組成，具體結構如下:
[0023]熔煉室2中設置感應爐3和鑄型室4，感應爐3位于鑄型室4的上方，鑄型室4設置在升降機構5上，升降機構5由油壓泵6驅動。熔煉室2的頂部設置測溫系統1，熔煉室2的側面與真空系統7連通(圖1)。
[0024]在鑄型室4中設置旋轉電磁攪拌器10，旋轉電磁攪拌器由電磁攪拌線圈11和冷卻水套12構成，電磁攪拌線圈11設置于冷卻水套12外側(圖2)，鑄型設置于冷卻水套12內偵牝旋轉電磁攪拌器10通過冷卻水套12與鑄型室4中的鑄型相隔離，旋轉電磁攪拌器10的電磁攪拌線圈11與旋轉電磁攪拌控制系統9相連，由旋轉電磁攪拌控制系統9為電磁攪拌線圈11提供旋轉磁場，通過旋轉電磁攪拌控制系統9來選擇電源頻率、電磁攪拌器型式和組合形式等來滿足不同澆鑄工藝的要求。從而能夠通過控制系統改變電流和頻率來實現對磁場強度的控制，通過控制系統能夠實現連續攪拌、正反轉攪拌和間歇攪拌不同電磁攪拌方式之間的轉換。
[0025]旋轉電磁攪拌控制系統9將三相交流電通過整流器變成一個固定的直流電壓，然后通過逆變電路變成一個頻率和電壓可調的交流電，輸出給電磁攪拌線圈11，驅動電磁攪拌線圈11形成旋轉磁場，通過旋轉磁場對鋼液進行攪拌。
[0026]旋轉磁場的工作原理類似于普通異步電機的定子，當攪拌器饋給三相或兩相交流電后，就在空間中激發以移動速度繞軸旋轉的旋轉磁場。整個的旋轉電磁攪拌器10拆裝方便，通過冷卻水套12的作用可以在強烈熱輻射的高溫環境中正常工作。[0027]實施例結果表明，本實用新型裝置很容易實現對磁場強度的控制以及連續攪拌、正反轉攪拌和間歇攪拌等不同的電磁攪拌方式的設置，能夠降低鑄件夾渣含量，減少中心縮孔、消除宏觀偏析和提1?鑄件的等軸晶比率等。
【權利要求】
1.一種真空旋轉電磁攪拌細化合金晶粒的鑄造裝置，其特征在于，該鑄造裝置熔煉室中設置感應爐和鑄型室，感應爐位于鑄型室的上方；在鑄型室中設置旋轉電磁攪拌器，旋轉電磁攪拌器由電磁攪拌線圈和冷卻水套構成，電磁攪拌線圈設置于冷卻水套外側，鑄型設置于冷卻水套內側，旋轉電磁攪拌器通過冷卻水套與鑄型室中的鑄型相隔離。
2.按照權利要求1所述的真空旋轉電磁攪拌細化合金晶粒的鑄造裝置，其特征在于，鑄型室設置在升降機構上，升降機構由油壓泵驅動。
3.按照權利要求1所述的真空旋轉電磁攪拌細化合金晶粒的鑄造裝置，其特征在于，熔煉室的頂部設置測溫系統，熔煉室的側面與真空系統連通。
4.按照權利要求1所述的真空旋轉電磁攪拌細化合金晶粒的鑄造裝置，其特征在于，旋轉電磁攪拌器的電磁攪拌線圈與旋轉電磁攪拌控制系統相連，由旋轉電磁攪拌控制系統為電磁攪拌線圈提供旋轉磁場。
5.按照權利要求4所述的真空旋轉電磁攪拌細化合金晶粒的鑄造裝置，其特征在于，該鑄造裝置通過旋轉電磁攪拌控制系統改變電流和頻率來實現對磁場強度的控制。
6.根據權利要求4所述的真空旋轉電磁攪拌細化合金晶粒的鑄造裝置，其特征在于，該鑄造裝置通過旋轉電磁攪拌控制系統實現連續攪拌、正反轉攪拌和間歇攪拌不同電磁攪拌方式之間的轉換。
【文檔編號】B22D27/02GK203556850SQ201320739712
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年11月19日 優先權日:2013年11月19日
【發明者】韋華, 張洪宇, 鄭啟, 王志輝, 金濤, 孫曉峰, 胡壯麒 申請人:中國科學院金屬研究所