一种真空旋转电磁搅拌细化合金晶粒的铸造装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及金属材料铸造领域，具体为一种真空旋转电磁搅拌细化合金晶粒的精密铸造装置。该铸造装置熔炼室中设置感应炉和铸型室，感应炉位于铸型室的上方；在铸型室中设置旋转电磁搅拌器，旋转电磁搅拌器由电磁搅拌线圈和冷却水套构成，电磁搅拌线圈设置于冷却水套外侧，铸型设置于冷却水套内侧，旋转电磁搅拌器通过冷却水套与铸型室中的铸型相隔离。旋转电磁搅拌控制系统将三相交流电通过整流器变成一个固定的直流电压，然后通过逆变电路变成一个频率和电压可调的交流电，输出给电磁搅拌线圈，驱动电磁搅拌线圈形成旋转磁场，通过旋转磁场对钢液进行搅拌，能够降低铸件夹渣含量，减少中心缩孔、消除宏观偏析和提高铸件的等轴晶比率等。
【专利说明】一种真空旋转电磁搅拌细化合金晶粒的铸造装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及金属材料铸造领域，具体为一种真空旋转电磁搅拌细化合金晶粒的精密铸造装置。
【背景技术】
[0002]电磁搅拌器(Electromagnetic stirring:简称EMS)是由瑞典ASEA公司首先发明的。1932年Dreyfus博士根据法拉第的电磁感应原理,发现低速移动着的感应磁场会对钢水产生强烈的搅拌作用，于1948年制造出世界上第一台电磁搅拌器并用于电弧炉炼钢。随着炼钢技术的发展和成熟，电磁搅拌技术逐渐被应用于连铸设备。
[0003]20世纪60年代,奥地利Kapfanberg厂的Beohler连铸机开始使用电磁搅拌技术浇铸合金钢。20世纪70年代，法国钢研院(IRSID)首次在方坯连铸机上进行了线性电磁搅拌技术的工业性试验。英国钢公司(BSC)也进行了类似试验，电磁搅拌使硅铝镇静钢的皮下质量得到了改善，试验中由于采用了低频电磁场，提高了搅拌效率，很快在生产中得到应用。随后，旋转电磁搅拌技术开始逐渐取得进展。
[0004]电磁搅拌的实质是借助在铸坯液中感生的电磁力来强化钢水(铝水)等熔融的金属液旋转的运动。简单地从原理上说是基于电机原理:有基于旋转异步电机原理的旋转磁场式电磁搅拌器，也有基于直线异步电机原理的行波磁场式电磁搅拌器，它是利用电磁感应力推动高温液态钢水在结晶器内作规定流动，以便提高铸坯内在质量。以三相旋转磁场搅拌器为例，搅拌器相当于电机的定子，钢液(铸坯)相当于电机的转子。这样，电磁搅拌的作用原理就可以与实心转子异步电机相比拟。
[0005]在金属液附近施加电磁搅拌器以后，电磁搅拌器产生的低频交变电磁场穿透金属液，与金属液间产生相对运动，使得金属液内的磁通量发生变化，相当于磁场以一定的速度切割金属液，使其内部产生感应电流。这种感应电流又与感应器产生的磁场相互作用产生电磁力，作用于金属液的每个体积兀上，从而驱动金属液的旋转运动。通过改变低频电源输出电流的大小，来控制电磁搅拌器产生的磁场强度，从而控制电磁搅拌的强度。通过选择电源频率、电磁搅拌器型式、施加位置和组合形式等来满足不同浇铸工艺不同合金种类的要求。
实用新型内容
[0006]本实用新型的目的在于提供一种真空旋转电磁搅拌细化合金晶粒的铸造装置，利用真空旋转电磁搅拌不仅能够实现细化晶粒的作用，而且还可以减少合金铸件内的成分偏析和疏松等冶金缺陷。
[0007]本实用新型的技术方案是:
[0008]一种真空旋转电磁搅拌细化合金晶粒的铸造装置，该铸造装置熔炼室中设置感应炉和铸型室，感应炉位于铸型室的上方；在铸型室中设置旋转电磁搅拌器，旋转电磁搅拌器由电磁搅拌线圈和冷却水套构成，电磁搅拌线圈设置于冷却水套外侧，铸型设置于冷却水套内侧，旋转电磁搅拌器通过冷却水套与铸型室中的铸型相隔离。
[0009]所述的真空旋转电磁搅拌细化合金晶粒的铸造装置，铸型室设置在升降机构上，升降机构由油压泵驱动。
[0010]所述的真空旋转电磁搅拌细化合金晶粒的铸造装置，熔炼室的顶部设置测温系统，熔炼室的侧面与真空系统连通。
[0011]所述的真空旋转电磁搅拌细化合金晶粒的铸造装置，旋转电磁搅拌器的电磁搅拌线圈与旋转电磁搅拌控制系统相连，由旋转电磁搅拌控制系统为电磁搅拌线圈提供旋转磁场。
[0012]所述的真空旋转电磁搅拌细化合金晶粒的铸造装置，该铸造装置通过旋转电磁搅拌控制系统改变电流和频率来实现对磁场强度的控制。
[0013]所述的真空旋转电磁搅拌细化合金晶粒的铸造装置，该铸造装置通过旋转电磁搅拌控制系统实现连续搅拌、正反转搅拌和间歇搅拌不同电磁搅拌方式之间的转换。
[0014]本实用新型的优点及有益效果是:
[0015]1、在本实用新型装置中，磁场强度可以通过该变电源频率和电流大小来实现自由调节，磁场作用时间以及磁场旋转方向都可以自由调节，并可以方便的设置磁场的搅拌组合方式。
[0016]2、本实用新型装置利用真空旋转电磁搅拌不仅能够实现细化晶粒的作用，而且还可以减少合金铸件内的成分偏析和疏松等冶金缺陷。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为真空旋转电磁搅拌细化合金晶粒的铸造装置结构示意图。
[0018]图2为旋转电磁搅拌器结构示意图。
[0019]图中，I测温系统；2溶炼室；3感应炉；4铸型室；5升降机构；6油压栗；7真空系统；8冷却水系统；9旋转电磁搅拌控制系统；10旋转电磁搅拌器；11电磁搅拌线圈；12冷却水套。
【具体实施方式】
[0020]下面通过实施例和附图对本实用新型进一步详细描述。
[0021]实施例
[0022]如图1-图2所示，本实用新型真空旋转电磁搅拌细化合金晶粒的铸造装置，该装置由测温系统1、熔炼室2、感应炉3、铸型室4、升降机构5、油压泵6、真空系统7、冷却水系统8、旋转电磁搅拌控制系统9和旋转电磁搅拌器10等组成，具体结构如下:
[0023]熔炼室2中设置感应炉3和铸型室4，感应炉3位于铸型室4的上方，铸型室4设置在升降机构5上，升降机构5由油压泵6驱动。熔炼室2的顶部设置测温系统1，熔炼室2的侧面与真空系统7连通(图1)。
[0024]在铸型室4中设置旋转电磁搅拌器10，旋转电磁搅拌器由电磁搅拌线圈11和冷却水套12构成，电磁搅拌线圈11设置于冷却水套12外侧(图2)，铸型设置于冷却水套12内侦牝旋转电磁搅拌器10通过冷却水套12与铸型室4中的铸型相隔离，旋转电磁搅拌器10的电磁搅拌线圈11与旋转电磁搅拌控制系统9相连，由旋转电磁搅拌控制系统9为电磁搅拌线圈11提供旋转磁场，通过旋转电磁搅拌控制系统9来选择电源频率、电磁搅拌器型式和组合形式等来满足不同浇铸工艺的要求。从而能够通过控制系统改变电流和频率来实现对磁场强度的控制，通过控制系统能够实现连续搅拌、正反转搅拌和间歇搅拌不同电磁搅拌方式之间的转换。
[0025]旋转电磁搅拌控制系统9将三相交流电通过整流器变成一个固定的直流电压，然后通过逆变电路变成一个频率和电压可调的交流电，输出给电磁搅拌线圈11，驱动电磁搅拌线圈11形成旋转磁场，通过旋转磁场对钢液进行搅拌。
[0026]旋转磁场的工作原理类似于普通异步电机的定子，当搅拌器馈给三相或两相交流电后，就在空间中激发以移动速度绕轴旋转的旋转磁场。整个的旋转电磁搅拌器10拆装方便，通过冷却水套12的作用可以在强烈热辐射的高温环境中正常工作。[0027]实施例结果表明，本实用新型装置很容易实现对磁场强度的控制以及连续搅拌、正反转搅拌和间歇搅拌等不同的电磁搅拌方式的设置，能够降低铸件夹渣含量，减少中心缩孔、消除宏观偏析和提1?铸件的等轴晶比率等。
【权利要求】
1.一种真空旋转电磁搅拌细化合金晶粒的铸造装置，其特征在于，该铸造装置熔炼室中设置感应炉和铸型室，感应炉位于铸型室的上方；在铸型室中设置旋转电磁搅拌器，旋转电磁搅拌器由电磁搅拌线圈和冷却水套构成，电磁搅拌线圈设置于冷却水套外侧，铸型设置于冷却水套内侧，旋转电磁搅拌器通过冷却水套与铸型室中的铸型相隔离。
2.按照权利要求1所述的真空旋转电磁搅拌细化合金晶粒的铸造装置，其特征在于，铸型室设置在升降机构上，升降机构由油压泵驱动。
3.按照权利要求1所述的真空旋转电磁搅拌细化合金晶粒的铸造装置，其特征在于，熔炼室的顶部设置测温系统，熔炼室的侧面与真空系统连通。
4.按照权利要求1所述的真空旋转电磁搅拌细化合金晶粒的铸造装置，其特征在于，旋转电磁搅拌器的电磁搅拌线圈与旋转电磁搅拌控制系统相连，由旋转电磁搅拌控制系统为电磁搅拌线圈提供旋转磁场。
5.按照权利要求4所述的真空旋转电磁搅拌细化合金晶粒的铸造装置，其特征在于，该铸造装置通过旋转电磁搅拌控制系统改变电流和频率来实现对磁场强度的控制。
6.根据权利要求4所述的真空旋转电磁搅拌细化合金晶粒的铸造装置，其特征在于，该铸造装置通过旋转电磁搅拌控制系统实现连续搅拌、正反转搅拌和间歇搅拌不同电磁搅拌方式之间的转换。
【文档编号】B22D27/02GK203556850SQ201320739712
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年11月19日 优先权日:2013年11月19日
【发明者】韦华, 张洪宇, 郑启, 王志辉, 金涛, 孙晓峰, 胡壮麒 申请人:中国科学院金属研究所