一种电磁搅拌辅助熔炼装置

本发明涉及冶金，特别是涉及一种电磁搅拌辅助熔炼装置。

背景技术：

1、在现代工业中，合金铸造技术得到了广泛应用。为了获得高性能的铸件，通过调控金属熔体凝固过程来获得细小均匀的凝固组织。目前常用的方法包括机械搅拌法、机械电磁搅拌法和纯电磁搅拌法。

2、机械搅拌法使用插入金属熔体的搅拌棒对熔体进行搅拌，搅拌时，上端边缘熔体流速缓慢，与下端熔体流速差异大，溶质没有充分交换，搅拌效果不理想。

3、申请号为201811619672.5中国发明专利申请，公开了一种机械-电磁搅拌装置与机械-电磁搅拌方法，在机械搅拌时加入磁场，形成垂直方向的洛伦兹力，推动流速缓慢区域的熔体与其他区域交换，改善熔体均匀性。但这种方法同样需要在搅拌罐内部设置搅拌主轴与搅拌叶片对熔体进行搅拌，不可避免的会将杂质原子带入金属熔体中，同时并未设置对搅拌罐冷却的系统，该搅拌罐需要承受很大的热量。

技术实现思路

1、发明目的：本发明的目的是提供一种结构简单操作方便、在不接触熔体的情况下对其进行搅拌，以获得更加细小均匀凝固组织的电磁搅拌辅助熔炼装置。

2、技术方案：为实现上述目的，本发明所述的电磁搅拌辅助熔炼装置，包括筒体和电磁搅拌系统，所述筒体呈上下开口的中空结构，所述筒体的侧壁上设有出水口和进水口，出水口和进水口分别设置在筒体的上部和下部，所述筒体的侧壁包括内侧壁和外侧壁，内外侧壁之间形成冷却水流道，冷却水流道分别通过出水口和进水口与外部管道连通；所述筒体内部放置装有导电的金属溶体的坩埚；电磁搅拌系统包括电源和铜线圈，铜线圈缠绕在筒体出水口和进水口之间的柱体上，电源和铜线圈形成闭环的电回路。

3、其中，筒体为不锈钢中空结构管。

4、其中，在筒体内侧壁与坩埚之间设有气凝胶毡隔热层。

5、其中，坩埚上端开口处设有吊环。

6、其中，筒体的上下端面设有安装板，安装板与内外侧壁不锈钢管满焊在一起。

7、其中，坩埚下方设有用于调整坩埚在筒体内部高度的石英管，使坩埚内金属熔体位于磁场的中心。

8、其中，在铜线圈上与进出水口之间设有防止铜线圈移动的卡箍。

9、其中，铜线圈为漆包线，铜线圈的总长度l与半径r比例为7.8:1。

10、其中，铜线圈在筒体外侧壁上沿相同的方向缠绕。

11、其中，电源为调压变频器，调压范围0-250v，调频范围0-300hz。

12、有益效果：本发明具有如下优点：1、本装置通过电磁搅拌系统产生的旋转磁场，在不接触金属熔体的情况下，对筒体内的金属溶体进行搅拌和混合，使其内部温度变得均匀，打碎枝晶，形成细小的等轴晶，减少中心偏析，改善凝固组织，从而提高熔炼效率，获得更加细小均匀凝固组织，同时能耗低、操作简便、无污染；

13、2、双层不锈钢结构的筒体可以起到保温隔热的作用，保护设备和操作人员的安全；进出水口的设计能够稳定筒体的温度并防止金属溶体过热，同时，出水口也可以控制筒体内部压力，维持装置的稳定性。

技术特征：

1.一种电磁搅拌辅助熔炼装置，包括筒体(1)和电磁搅拌系统，其特征在于：所述筒体(1)呈上下开口的中空结构，所述筒体(1)的侧壁上设有出水口(1.1)和进水口(1.2)，出水口(1.1)和进水口(1.2)分别设置在筒体的上部和下部，所述筒体(1)的侧壁包括内侧壁和外侧壁，内外侧壁之间形成冷却水流道，冷却水流道分别通过出水口(1.1)和进水口(1.2)与外部管道连通；所述筒体(1)内部放置装有导电的金属溶体的坩埚(2)；电磁搅拌系统包括电源(3)和铜线圈(4)，铜线圈(4)缠绕在筒体(1)出水口(1.1)和进水口(1.2)之间的柱体上，电源(3)和铜线圈(4)形成闭环的电回路。

2.根据权利要求1所述的电磁搅拌辅助熔炼装置，其特征在于：筒体(1)为不锈钢中空结构管。

3.根据权利要求1所述的电磁搅拌辅助熔炼装置，其特征在于：在筒体(1)内侧壁与坩埚(2)之间设有气凝胶毡隔热层。

4.根据权利要求1所述的电磁搅拌辅助熔炼装置，其特征在于：坩埚(2)上端开口处设有吊环。

5.根据权利要求1所述的电磁搅拌辅助熔炼装置，其特征在于：筒体(1)的上下端面设有安装板(1.3)，安装板(1.3)与内外侧壁不锈钢管满焊在一起。

6.根据权利要求1所述的电磁搅拌辅助熔炼装置，其特征在于：坩埚(2)下方设有用于调整坩埚(2)在筒体(1)内部高度的石英管(5)，使坩埚(2)内金属熔体位于磁场的中心。

7.根据权利要求1所述的电磁搅拌辅助熔炼装置，其特征在于：在铜线圈(4)上与进出水口之间设有防止铜线圈(4)移动的卡箍。

8.根据权利要求1所述的电磁搅拌辅助熔炼装置，其特征在于：铜线圈(4)为漆包线，铜线圈(4)的总长度l与半径r比例为7.8：1。

9.根据权利要求8所述的电磁搅拌辅助熔炼装置，其特征在于：铜线在筒体(1)外侧壁上沿相同的方向缠绕。

10.根据权利要求1所述的电磁搅拌辅助熔炼装置，其特征在于：电源(3)为调压变频器，调压范围0～250v，调频范围0～300hz。

技术总结
本发明公开了一种电磁搅拌辅助熔炼装置，包括筒体和电磁搅拌系统，所述筒体呈上下开口的中空结构，所述筒体的侧壁上设有出水口和进水口，出水口和进水口分别设置在筒体的上部和下部，所述筒体的侧壁包括内侧壁和外侧壁，内外侧壁之间形成冷却水流道，冷却水流道分别通过出水口和进水口与外部管道连通；所述筒体内部放置装有金属熔体的坩埚；电磁搅拌系统包括电源和铜线圈，铜线圈缠绕在筒体出水口和进水口之间的柱体上，电源和铜线圈形成闭环的电回路。本发明解决了现有技术中搅拌金属熔体方法存在搅拌效果不理想、且与金属熔体直接接触，容易将杂质原子带入金属熔体中的问题。

技术研发人员：聂远超,陈洪美,李昊,臧千昊,冯迪,周军
受保护的技术使用者：江苏科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14