本实用新型专利技术公开一种圆台型冒口脉冲磁致振荡处理装置，该装置由脉冲电源(1)、导体(2)、耐火材料(3)，铸锭(4)，圆台型线圈(5)、线圈成型固定支架(6)，铸型(7)组成。线圈成型固定支架(6)由较强硬度且耐高温的莫来石制成，圆台型线圈(5)绕制在线圈成型固定支架(6)上，再嵌入耐火材料(3)，整个圆台型线圈冒口放置于铸型(7)上，脉冲电源(1)通过导体(2)与圆台型线圈(5)连接。脉冲电源(1)产生的脉冲电流通过导体(2)进入圆台型线圈(5)激发出脉冲磁场作用在铸锭(4)上，达到铸锭凝固组织细化和均匀化的目的。的目的。的目的。
【技术实现步骤摘要】
一种圆台型冒口脉冲磁致振荡处理装置
[0001]本技术涉及一种圆台型冒口脉冲磁致振荡处理装置，属于金属凝固组织控制装备
技术介绍
[0002]随着重量的增加，铸锭缺陷会愈加明显。由于体积较大，铸锭散热慢，铸锭内部会出现粗大的树枝晶。同时，随着凝固不断的进行，溶质在整个铸锭的分布出现差异：冒口的正偏析，中心的“V”型偏析，二分之一半径的“A”型偏析以及底部的负偏析，目前针对解决铸锭均匀性的问题，除了施加含合金元素的化学试剂以及采用振动、超声波、电磁场等物理方法外，人们为解决钢锭均质化问题做了很多研究。对于铸锭，控制凝固过程是树枝晶转变为等轴晶以及溶质均匀分布的最佳解决途径。如果能直接浇注出凝固组织均匀、宏观偏析较轻的铸锭，将使后续的加工工序大大减少。
[0003]冒口脉冲磁致振荡(Hot-top Pulsed Magneto-oscillation,HPMO)冒口脉冲磁致振荡是PMO技术衍生出的应用于大铸锭生产的凝固均质化新技术，是将脉冲电流导入到缠绕在冒口外的感应线圈中，从而在冒口前沿钢液中形成特定的电磁效应，促进钢液形核并形成结晶雨，达到细化整个铸锭凝固组织、减小偏析的目的。研究中发现，虽然大型铸锭采用的圆柱形冒口补缩效果较好，但材料收得率较低，且由于脉冲磁场衰减较快，磁致振荡难以作用到冒口中心部位，铸锭最后凝固区域得不到有效处理。
技术实现思路
[0004]技术目的：针对以上问题，本技术提出一种操作方便，均质化效果显著，安全可靠的圆台型冒口脉冲磁致振荡处理装置，以控制铸锭凝固过程，获得均质化的凝固组织，解决现有大型铸锭“V”型偏析严重和缩松、缩孔及组织粗大等凝固问题。
[0005]为实现本技术的目的，本技术所采用的技术方案是：一种圆台型冒口脉冲磁致振荡处理装置，该装置由脉冲电源、导体、耐火材料，铸锭，圆台型线圈、线圈成型固定支架，铸型组成。线圈成型固定支架由较强硬度且耐高温的莫来石等材料制成，圆台型线圈绕制在线圈成型固定支架上，再嵌入耐火材料，整个圆台型线圈冒口放置于铸型上，脉冲电源通过导体与圆台型线圈连接。脉冲电源产生的脉冲电流通过导体进入圆台型线圈激发出脉冲磁场作用在铸锭上，达到铸锭凝固均质化的目的。在该装置处理下，铸锭内形成了两个方向相反的环流，溶质标准偏差极值和成分标准偏差明显下降，降幅可达53.1％。
[0006]圆台型线圈由铜管绕制，绕制前铜管外用聚酰亚胺薄膜密封缠绕，绕制的线圈嵌入线圈成型固定支架上，线圈成型固定支架由于需要与高温金属熔体直接接触，所以其需要使用耐高温且具有较好强度的材料制成，例如莫来石。
[0007]所述的圆台型冒口脉冲磁致振荡处理装置，为了避免圆台型线圈受金属液高温辐射及自身感应加热受损，线圈由铜管制成，工作时铜管内通冷却液冷却。
[0008]所述的圆台型冒口脉冲磁致振荡处理装置，通过在圆台型冒口处对铸锭施加脉冲
磁致振荡，达到改善铸锭凝固组织和宏观偏析的目的。为了提高处理效果，圆台型线圈内侧距离金属熔体液面的距离为：5mm～150mm，其中最佳处理效果为圆台型线圈高度与线圈成型固定支架的厚度比例为5：1。
[0009]所述的圆台型冒口脉冲磁致振荡处理装置，为了在铸锭内激发不同的磁场形式，所用的脉冲电源输出的电流波形可以为脉冲交流电流、脉冲方波，脉冲三角波，输出方式为单脉冲和双脉冲。同时，根据铸锭尺寸大小不同，脉冲电源参数为：放电电压5V～1500V，输出频率1Hz～1300Hz，占空比0.5～55。
[0010]所述的圆台型冒口脉冲磁致振荡处理装置，圆台型线圈冒口是蹲坐在铸型上，在处理过程中，为了防止金属熔体从冒口与铸锭之间的缝隙中渗出，发生危险事故，所以处理前需要对缝隙进行密封处理。
[0011]装置运行过程为：浇注前将圆台型线圈冒口蹲在铸型上，并对冒口与铸锭之间的缝隙进行密封处理，然后将高温金属熔体从线圈成型固定支架上方的浇口上浇入铸型内，浇注完成后，启动脉冲电源，脉冲电源产生的脉冲电流通过导体进入圆台型线圈激发出脉冲磁场作用在铸锭上，达到均质化铸锭凝固组织的目的。
[0012]有益效果：与现有技术相比，本技术的技术方案具有以下有益技术效果：
[0013]1、本技术可显著改善金属材料的凝固组织和偏析。
[0014]2、本技术结构简单，操作比较方便。
[0015]3、高效的电磁能利用效率，金属液面凝固收缩过程中也会受到很好的电磁效应。
[0016]4、无污染，由于脉冲磁致振荡作用不直接接触熔体，不会对铸锭产生污染，也不会对环境产生污染。
[0017]5、本技术公开的装置发挥了圆台型线圈将电磁能集中在冒口处的优势，形成的环流有利于等轴晶沉降到铸锭底部，有效地细化了铸锭凝固组织，提高铸锭溶质分布均匀性，并有利于提高铸锭收得率。
附图说明
[0018]图1为圆台型冒口脉冲磁致振荡处理装置示意图。
[0019]图2为圆台型线圈示意图。
[0020]图3为圆台型冒口脉冲磁致振荡处理下铸锭内的流场分布。
[0021]图4为圆台型冒口脉冲磁致振荡处理下铸锭凝固组织及轴向上Si元素的偏析指数及对比曲线。
[0022]图中：1.脉冲电源，2.导体，3.耐火材料，4.铸锭，5.圆台型线圈，6.线圈成型固定支架，7.铸型。
具体实施方式
[0023]下面结合附图和实施例对本技术的技术方案作进一步的说明。
[0024]该装置由脉冲电源1、导体2、耐火材料3，铸锭4，圆台型线圈5、线圈成型固定支架6，铸型7组成。圆台型线圈5由铜管绕制而成，并嵌入线圈成型固定支架6上，再嵌入耐火材料3，整个圆台型线圈冒口蹲坐在铸型7上。脉冲电源1通过导体2与圆台型线圈5连接。脉冲电源1产生的脉冲电流通过导体2进入圆台型线圈5激发出脉冲磁场作用在铸锭4上，磁场在
铸锭内形成了两个方向相反的环流，这为更多的晶核飘落至铸锭底部创造了有利条件；增大处理功率，Al-3％Si合金铸锭凝固组织均匀性提高；圆台型冒口脉冲磁致振荡处理铸锭中轴线处溶质分布更加均匀，溶质标准偏差极值由0.35降至0.17，成分标准偏差由0.273降至0.128，降幅达53.1％，有效地细化了铸锭凝固组织，提高了铸锭溶质分布均匀性，并有利于提高铸锭收得率。
[0025]下面就系统的结构和功能进行详细的介绍。
[0026]1、脉冲电源，为RLC充放电电路，220V的交流电通过调压器、变压器、二极管等整流，再经过充电开关和电容器进行充电和放电过程。通过调整电容器的并联数量可以调节输出功率、脉宽等参数。
[0027]2、圆台型线圈，圆台型线圈通过导线与脉冲电源相连，将脉冲电源产生的脉冲电流感应激发出脉冲磁致振荡，由于脉冲电流通过圆台型线圈激发脉冲磁致振荡的同时也会产生热量，而这些热可能影响线圈的正常工作，甚至损坏线圈，因此在线圈铜管内部通入冷却介质冷却。
[0028]以下结合实施例对本技术做详细说明本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种圆台型冒口脉冲磁致振荡处理装置，其特征在于，该装置由脉冲电源(1)、导体(2)、耐火材料(3)，铸锭(4)，圆台型线圈(5)、线圈成型固定支架(6)，铸型(7)组成，线圈成型固定支架(6)由莫氏硬度大于6且耐高温的莫来石材料制成，圆台型线圈(5)绕制在线圈成型固定支架(6)上，再嵌入耐火材料(3)中，整个圆台型线圈冒口放置于铸型(7)上，脉冲电源(1)通过导体(2)与圆台型线圈(5)连接，高温金属熔体在铸型(7)和圆台型线圈(5)内凝固成铸锭(4)，脉冲电源(1)产生的脉冲电流通过导体(2)进入圆台型线圈(5)激发出脉冲磁场作用...
【专利技术属性】
技术研发人员：仲红刚，徐智帅，刘海宁，李莉娟，李仁兴，龚永勇，翟启杰，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：新型
国别省市：
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