意图。该装置由一体化热顶3、压环4、节流器5、定径环6、可拆卸进气管7、结晶器8、上密封圈14、下密封圈9、气体密封圈13和电磁搅拌器10构成；其中定径环6与结晶器8径向为过盈配合，定径环6上方由下至上依次设置节流器5、热顶3和压环4，定径环6、结晶器8、节流器5、一体化热顶3和压环4为同心配合；压环4带外螺纹，通过螺纹与结晶器8连接；压环4在定位热顶3的同时，在纵向固定一体化热顶3和节流器5 ;可拆卸进气管7中心穿孔，带外螺纹，通过螺纹与结晶器8连接；可拆卸进气管7与设置在结晶器8上的气孔11导通；节流器5起到周向分配气体的作用，与结晶器8之间通过气体密封圈13密封；可拆卸进气管7、气孔11与节流器5形成一个完整的气体通路，把气体从外部气源输入定径环6 ;结晶器8外部设置电磁搅拌器10，起到搅拌熔体I的作用；结晶器8上设置出水口 12，结晶器8通过上密封圈14和下密封圈9与水箱连接，外部水源提供的冷却水进入水箱后从出水口 12排出。
[0037]所述一体化热顶3的材质为硅酸铝、氧化铝、氧化镁或氧化硅。
[0038]所述可拆卸进气管7通过两段螺纹与结晶器8固定相连，一方面起到加强筋的作用，另一方面把气体送入组合式节流器。
[0039]所述节流器5为组合式节流器，其由上节流器和下节流器相连构成，二者相连构成储气室19，组合式节流器使外部加压气体进入结晶器8与坯料间隙前，产生节流效果，并形成具有一定承载力及刚度的稳定润滑气垫。
[0040]所述上节流器上设置有折流反射结构17，使气垫沿拉坯方向运动，如图2、图4a、图4b、图4c所示，其中1mm > h > O0
[0041]所述下节流器上刻有截面为圆形、椭圆形、三角形、长方形、正方形或梯形等形状的槽，如图5a、图5b、图5c所示，与上节流器配合形成封闭槽18，如图6a、图6b、图6c所示。外部加压气体进入组合式节流器的储气室19，然后通过封闭槽18，产生节流效果，并形成具有一定承载力及刚度的稳定润滑气垫。
[0042]所述定径环6的材质为石墨、铝合金或铜合金。
[0043]所述定径环6与结晶器8径向之间过盈配合的过盈量为0.1mm?0.4mm。所述定径环6内表面润湿角不小于90°，定径环8内表面润湿角减去一体化热顶3下沿润湿角大于等于10°。
[0044]所述电磁搅拌器10为旋转型搅拌或行波搅拌器，用以促进温度场的均匀化，加快散热，改善铸锭成分和组织均匀性。
[0045]图3中15为一体化热顶下沿与熔体接触面，16为定径环内表面与熔体接触面。电磁搅拌进一步减弱的一冷壳的厚度，电磁场对弯月面的作用力使初始凝固点下移，根据计算机模拟和定径环温度测量获得初始凝固点高度H确定气垫初始厚度L，如图3所示工艺根据计算机模拟和定径环温度测量获得初始凝固点高度H确定气垫初始厚度L，使从可拆卸进气管进来的气体沿拉坯方向形成气垫，气垫部分隔离了熔体和定径环，起到了减小一次冷却和加强对一冷壳润滑的作用，从而减少冷隔和反偏析，获得表面质量好的铸坯。此外通过外加电磁搅拌促进了金熔体的流动和传热，熔体的温度场和成分场趋于均匀，有利于获得高质量的铸坯。参数H和L的设计解决了电磁搅拌和气垫的耦合问题，能获得表面质量和内部质量优异的铸坯。
[0046]一种用于电磁搅拌的气滑结晶器装置的应用方法，包括如下步骤:首先把引锭座伸入定径环6 (2mm?1mm)，然后打开气体到预定值，打开冷却水到初始值，随即金属熔体注入流槽，启动牵引结构开始拉铸；然后开启电磁搅拌器10 ;—体化热顶3熔体温度稳定后即进入稳定状态；停止牵引前(Is?1s)关闭冷却水，停水后停止牵引前关闭电磁搅拌器
10;停止牵引后移走铸坯，清理结晶器8 ;气体在清理完结晶器8后关闭。
[0047]所述气体用干燥空气、氩气或氮气等惰性气体。
[0048]本实用新型采用的主要技术方案和方法为:通过组合设计定径环内表面和一体化热顶下沿与熔体接触角，选定定径环和一体化热顶材质和表面处理。
【主权项】
1.一种用于电磁搅拌的气滑结晶器装置，该装置由热顶、压环、节流器、定径环、进气管、结晶器壳体、上密封圈、下密封圈、气体密封圈和电磁搅拌器构成；其中定径环与结晶器径向之间为过盈配合，定径环上方由下至上依次设置节流器、热顶和压环，定径环、结晶器、节流器、热顶和压环为同心配合；压环与结晶器连接；压环在定位热顶的同时，在纵向固定热顶和节流器；进气管中心穿孔，并与结晶器连接；进气管与设置在结晶器上的气孔导通；节流器与结晶器之间通过气体密封圈密封；进气管、气孔与节流器形成一个完整的气体通路；结晶器外部设置电磁搅拌器；结晶器上设置出水口，结晶器通过上密封圈和下密封圈与水箱连接。2.根据权利要求1所述的一种用于电磁搅拌的气滑结晶器装置，其特征在于，所述热顶的材质为硅酸铝、氧化铝、氧化镁或氧化硅。3.根据权利要求1所述的一种用于电磁搅拌的气滑结晶器装置，其特征在于，所述进气管通过螺纹与结晶器壳体固定相连。4.根据权利要求1所述的一种用于电磁搅拌的气滑结晶器装置，其特征在于，所述节流器为组合式节流器，其由上节流器和下节流器相连构成，二者相连构成储气室。5.根据权利要求4所述的一种用于电磁搅拌的气滑结晶器装置，其特征在于，所述上节流器上设置有折流反射结构。6.根据权利要求4所述的一种用于电磁搅拌的气滑结晶器装置，其特征在于，所述下节流器上刻有截面为圆形、椭圆形、三角形、长方形、正方形或梯形的槽，与上节流器配合形成封闭槽。7.根据权利要求1所述的一种用于电磁搅拌的气滑结晶器装置，其特征在于，所述定径环的材质为石墨、铝合金或铜合金。8.根据权利要求1所述的一种用于电磁搅拌的气滑结晶器装置，其特征在于，所述定径环与结晶器径向之间过盈配合的过盈量为0.1mm?0.4_。9.根据权利要求1所述的一种用于电磁搅拌的气滑结晶器装置，其特征在于，所述定径环内表面润湿角不小于90°，定径环内表面润湿角减去热顶下沿润湿角大于等于10°。10.根据权利要求1所述的一种用于电磁搅拌的气滑结晶器装置，其特征在于，所述电磁搅拌器为旋转型搅拌或行波搅拌器。
【专利摘要】本实用新型属于金属材料加工领域，特别涉及一种用于电磁搅拌的气滑结晶器装置。本实用新型装置由热顶、压环、节流器、定径环、进气管、结晶器壳体、上密封圈、下密封圈、气体密封圈和电磁搅拌器构成；进气管通过结晶器壳体上的气孔把气体送入组合式节流器，气体经节流器后在结晶器与铝熔体之间形成气垫。由热顶、气垫、定径环以及铸坯底部凝固壳或引锭座形成的封闭容器起到约束铝熔体成型的作用，在结晶器内凝固潜热主要经由气垫、定径环和冷却水带走。外加电磁搅拌促进温度场的均匀化，加快散热，改善铸锭成分和组织均匀性。
【IPC分类】B22D11/115, B22D11/04, B22D11/07
【公开号】CN204685985
【申请号】CN201420850975
【发明人】汤孟欧, 徐骏, 白月龙, 张志峰
【申请人】北京有色金属研究总院
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2014年12月26日