专利名称：一种铜合金水平连铸电磁搅拌结晶装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及水平连铸结晶装置，尤其是一种铜合金水平连铸电磁搅拌结晶装置。
背景技术：
材料是制造业的基础，从某种意义上说，经济的发展取决于材料制备技术的进步。众所周知，材料的加工性能和使用性能由两方面决定(1)材料的成分，(2)材料的金相组织。当材料的成分确定时，如何获得具有细小致密的结晶组织便成为首选问题。它关系到后续加工是否顺利，加工成本是否可大幅度降低以及是否可满足用户对性能的特殊需要。细化晶粒的方法有两类1.化学——合金化法在已确定成分的铜合金溶体中添加少量高熔点金属或金属氮化物，这些添加物在结晶时首先成为众多的结晶核心。该方法的优点是操作简单。缺点是随时间增加，添加物烧损和氧化，细化效果越来越差且不稳定。
2.物理——电磁搅拌法电磁搅拌最显著的特点是电源与材料不直接接触，而是依靠电磁力对结晶区域的金属液体进行搅拌。通过对外加电压，电流的控制，达到控制金属液体的流动、结晶和长大。优点是可控，稳定和重现性好，不改变合金的任何成分，保持合金的清洁。
现有的水平连铸作业没有电磁搅拌装置，其结构及工作方式如图1。石墨结晶器4一端固定在炉壁5上，一端插入水冷装置3中，引导杆2一端深入石墨结晶器内部，并且接触到金属液体7，另一端由上下牵引轮夹持。待金属达到合适的浇铸温度时，将水冷装置自进水口8注入冷却水，与此同时，牵引轮1开始转动，随着引导杆的拉出，金属液体流到结晶区域6，由于温度过冷的作用开始结晶凝固，形成形状与结晶器截面相同的固体并不断地被拉出。但由于小断面的结晶区域无法实现充分搅拌金属液体，且搅拌强度不可调，因而结晶组织不均匀，细化致密度差，影响获得材料的加工性能和使用性能。
发明内容
本实用新型提供一种铜合金水平连铸电磁搅拌结晶装置，它能对结晶区域的液体金属进行有效搅拌，提高或改善铜合金晶相组织，加强细化作用。
本实用新型通过以下技术措施达到铜合金水平连铸电磁搅拌结晶装置的石墨结晶器一端固定在炉壁上，另一端与水冷装置配合连接，结构特征是石墨结晶器与水冷装置的水套内侧配合，在水套内侧与水套外侧之间的环型空腔内装有电磁线圈，并由活动盖板压紧。
所述的活动盖板压在垫圈上用拧紧螺栓固定于水冷装置端面上，电磁线圈的电源线经活动盖板上的出线孔抽出接相应电源上，活动盖板上下部位有两个安装进水管的孔。
图1是现有的水平连铸作业装置结构示意图。
图2是本实用新型的实施例结构示意图。
图3是图2中的活动盖板正面示意图。
图4是本实用新型的原理示意图。
本实用新型提供的具有电磁搅拌功能的结晶装置结构如图2所示，结晶装置与炉体的配合与普通水平连铸相同。石墨结晶器4与水冷装置的水套内侧13良好配合，打开活动盖板11，将电磁线圈12置入水套内侧13与水套外侧1之间的环型空腔内，线圈的电源线由活动盖板上的出线孔15抽出，接在相应的电源上。将活动盖板压在垫圈10上，拧紧螺栓16。活动盖板上下部位有两个安装进水管8的孔，可通入冷却水或者压缩空气。连铸时，冷却水自进水管注入，在水套内侧13表面形成螺旋水流，带走结晶热，水流通过水套顶端14流至水套外侧9，防止炉体的传导热和辐射热对线圈的损伤，在内、顶、外三个有热源的方向用循环水保护起来，使线圈工作在一个安全的环境中。通过活动盖板11上的进水管孔注入冷却水或者压缩空气，控制线圈的温度。线圈可以是单相或者三相，可以是有芯或者无芯。电源可以是直流或者单相交流或者三相交流，也可以是脉冲电源。
本实用新型实施例的优点或积极效果由于电磁线圈尽可能地靠近液体金属，使之获得了最大的磁场强度；应用良好的冷却性能，带走了金属凝固释放出来的热量，并且保护电磁线圈不受炉体传来的热量和周围辐射热的影响，有效地控制了线圈的温升。如图4所示，当金属液体流到结晶区域6时，由通电线圈产生的电磁力搅拌液体金属，搅拌产生的螺旋方向与磁场方向有关。搅拌产生的效果一是加强了液体的运动，二是阻碍树枝晶的形成和长大。
通过电磁搅拌得到的含铅白铜线坯，金相组织发生了很大的变化，由边缘至中心的穿晶组织消失，树枝晶变成短程无序化，中心部位出现了反映电磁搅拌特征的球形组织。材料的加工性能得到显著改善，延伸率提高至原来的两倍以上。
权利要求1.一种铜合金水平连铸电磁搅拌结晶装置，石墨结晶器一端固定在炉壁上，另一端与水冷装置配合连接，其特征在于石墨结晶器与水冷装置的水套内侧配合，在水套内侧与水套外侧之间的环型空腔内装有电磁线圈，并由活动盖板压紧。
2.根据权利要求1所述的电磁搅拌结晶装置，其特征在于活动盖板压在垫圈上用拧紧螺栓固定于水冷装置端面上，电磁线圈的电源线经活动盖板上的出线孔抽出接相应电源上，活动盖板上下部位有两个安装进水管孔。
3.根据权利要求1和2所述的电磁搅拌结晶装置，其特征在于电磁线圈可以是单相或者三相，可以是有芯或者无芯，电源可以是直流、单相交流或者三相交流，也可以是脉冲电源。
专利摘要本实用新型提供一种铜合金水平连铸电磁搅拌结晶装置，其结构特征是石墨结晶器与水冷装置的水套内侧配合，在水套内侧与水套外侧之间的环型空腔内装有电磁线圈，并由活动盖板压紧，线圈可以是单相或者三相，可以是有芯或者无芯，电源可以是直流或者单相交流或者三相交流，也可以是脉冲电源，它能对结晶区域的液体金属进行有效搅拌，提高或改善铜合金晶相组织，加强细化作用。
文档编号B22D11/114GK2526110SQ02221779
公开日2002年12月18日 申请日期2002年3月4日 优先权日2002年3月4日
发明者张玉林, 雷霆, 赵云杰, 杨宇俊, 王昶, 亢若谷 申请人:昆明冶研新材料股份有限公司