一种施加复合电磁场改善高温合金母合金锭质量的装置，在奥氏体不锈钢锭模的外侧上下部位依次设置两个电磁场发生器，上部为稳恒直流电磁场发生器，下部为双向低频交流旋转电磁场发生器。下部双向低频交流旋转电磁场发生器输入低频交流电流后产生双向旋转电磁场，其在金属液中产生的双向旋转电磁搅拌作用可以使高温合金母合金锭的中心缩孔带减小并上移、夹杂物含量减少，枝晶偏析减轻，凝固组织细小且均匀性。上部稳恒直流电磁场发生器输入直流电流后产生均匀的直流电磁场，其在金属液面处产生的电磁制动力抑制了因型内电磁搅拌引起的金属液面的剧烈波动，消除了金属液面的波动对高温合金母合金锭凝固过程中夹杂物上浮、缩孔补缩的不利影响。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本技术属于金属材料制备领域，具体涉及ー种施加复合电磁场改善高温合金母合金锭质量的方法和装置。
技术介绍
高温合金能够在600°C 1100°C的高温氧化气氛和燃气腐蚀条件下长时间承受较大的工作载荷，是航空航天、舰船、发电和石油化工等エ业的重要结构材料。高温合金按生产エ艺可分为变形、鋳造、粉末冶金和机械合金化四类。20世纪70年代以后，随着真空熔铸、熔模精密鋳造、定向凝固、单晶铸造、细晶铸造等熔炼及鋳造技术的发展和应用，出现了一系列性能更高的鋳造高温合金，这些高性能鋳造高温合金的发展和应用满足了航空喷气 发动机和エ业燃气涡轮机等热端部件性能方面的发展需求，从而使鋳造高温合金的应用变得越发重要和广泛。鋳造高温合金因成分中活性元素较多，对杂质含量要求严格，故多采用双真空熔铸エ艺，即将原材料先在真空感应炉内熔炼并铸造成母合金锭，然后再在真空感应炉内将母合金锭重熔并浇注成铸件。因此最初的高温合金母合金锭的质量对高温合金铸件的质量有很大影响。目如随着科技的进步、航空航天发动机以及エ业燃气轮机等性能的提闻，对闻温合金材料的品质提出了越来越高的要求。然而，由于我国目前的技术水平和设备能力有限，高温合金材料的生产水平与美国、俄罗斯等国存在较大的差距。我国采用传统真空熔铸エ艺预制的高温合金母合金的质量较差，母合金锭中夹杂物、元素偏析和缩孔等铸造缺陷比较严重，高温合金母合金的质量以及高温合金铸件的合格率远远低于国外技术发达国家同类高温合金母合金的质量以及高温合金铸件的合格率。高品质高温合金材料的供应已严重制约了我国国防エ业和电力、汽车、医疗等领域的发展，提高我国高温合金母合金的纯净度和均匀性、改善高温合金铸件的质量已成为当前我国冶金工作者ー项重要而迫切的任务。2008年申请人在《稀有金属材料与工程》刊登的文章“K417高温合金母合金锭的真空电磁铸造技术研究”中提出了在高温合金金属液凝固过程中施加旋转电磁搅拌的方法来高温合金母合金锭质量的方法，该方法能够细化高温合金母合金锭的晶粒组织、改善中心缩孔和夹杂物的数量和分布、减轻枝晶偏析，但该方法通过延迟电磁搅拌的开始时间来解决金属液刚浇入鋳型内就进行旋转电磁搅拌会导致未形成表面凝壳的金属液面波动比较大、金属液在电磁力的作用下会沿着模壁攀升后凝固形成大飞边从而恶化铸件凝固过程中缩孔的补缩条件这ー问题，这就导致在金属液凝固过程中电磁搅拌时间的減少，因此电磁搅拌在母合金锭中的作用范围和效果有限。
技术实现思路
本技术的目的是提供ー种改善高温合金母合金锭质量的方法和装置。为实现上述目的，本技术采用的技术方案如下本技术的施加复合电磁场改善高温合金母合金锭质量的装置，包括真空中频感应熔炼炉，在真空中频感应熔炼炉内部中心处设有奥氏体不锈钢锭模，在奥氏体不锈钢锭模外侧设有直流电磁场发生器和双向低频交流旋转电磁场发生器，在奥氏体不锈钢锭模上方设有浇冒ロ系统和泡沫陶瓷过滤器。在奥氏体不锈钢锭模外侧，距其上端面10-100 mm处设置ー个磁感应强度为100-300mT的直流电磁场发生器。在奥氏体不锈钢锭模外侧，距其下端面20-250 mm处设置ー个频率为3_60 Hz、输入电流为60-200A的双向低频交流旋转电磁场发生器。本技术的施加复合电磁场改善高温合金母合金锭质量的方法，该方法包括以下步骤 (I)将高温合金炉料加入真空中频感应熔炼炉的坩埚中，通电加热、熔化和精炼；(2)将金属液经泡沫陶瓷过滤后通过浇冒ロ系统浇注到奥氏体不锈钢锭模中，当金属液液面和直流电磁场发生器中心面平齐时停止浇注；(3)分别接通直流电磁场发生器、双向低频交流旋转电磁场发生器的电源，30-240秒钟后，当金属液完全凝固时，分别断开直流电磁场发生器、双向低频交流旋转电磁场发生器的电源。本技术的基本构思是锭模采用透磁性好的奥氏体不锈钢制作，在奥氏体不锈钢锭模的外侧上、下部位依次设置两个电磁场发生器，上部为稳恒直流电磁场发生器，其中心面与型壳中的金属液面平齐，下部为双向低频交流旋转电磁场发生器。当金属液刚被浇入奥氏体不锈钢锭模中就接通稳恒直流电磁场发生器和双向低频交流旋转电磁场发生器的电源。下部的双向低频交流旋转电磁场发生器输入双向低频交流电后产生双向旋转电磁场，当其以一定的速度切割金属液时，便在金属液内产生频率相同的感生电流，液态金属作为载流导体，在外加电磁场的作用下产生电磁力(f =J'xB ),电磁力确切的说是其周向分力驱动锭模中的液态金属与夹杂物沿旋转磁场方向一起进行旋转运动，在旋转磁场作用下的旋转运动中，高温合金液态金属和夹杂物在同一半径上的径向速度差不仅与两者的密度差有夫，还和两者很大的切向速度差有夫。由于高温合金液态金属的电导率比非金属夹杂物的电导率要大的多，液态金属受到的电磁力比夹杂物也大的多，因而在同一半径上液态金属的切向速度要比夹杂物的切向速度大的多。此外，高温合金液态金属的密度也远远大于非金属夹杂物的密度。因此高温合金液态金属和夹杂物在同一半径上的径向速度差值很大。这将导致密度和电导率都大的高温合金液态金属向外快速运动，密度和电导率都小的夹杂物向母合金锭的中心快速运动，从而实现高温合金液态金属与夹杂物的快速分离，大幅提高了高温合金母锭的纯净度。此外在高温合金真空熔铸的凝固过程中旋加旋转电磁场，其在金属液中产生的电磁搅拌作用还能细化晶粒、减轻元素偏析，最終得到均匀性和纯净度大幅提高的优质高温合金母合金錠。上部的稳恒直流电磁场发生器输入直流电后产生稳恒的直流电磁场,金属液在此稳恒电磁场中流动时便产生感生电流，金属液作为载流导体，在外加电磁场的作用下会受到与其流动方向相反的电磁力的作用。因此在金属液面处施加直流稳恒电磁场，其在金属液面处产生的电磁制动カ能够抑制因型内电磁搅拌引起的为形成凝壳的金属液面的剧烈波动，从而消除金属液面的波动对高温合金铸件凝固过程中缩孔补缩的不利影响。与现有技术相比，本技术具有以下优点和效果1、在奥氏体不锈钢砂箱的外侧下部设置的双向低频交流旋转电磁场发生器，输入双向低频交流电后产生双向旋转电磁场，其在金属液中产生的双向旋转电磁搅拌作用能够细化晶粒、减轻元素偏析，減少非金属夹杂物，得到均匀性和纯净度大幅提高的优质高温合金母合金錠。2、在奥氏体不锈钢砂箱的外侧上部设置的稳恒直流电磁场发生器，输入直流电后产生稳恒的直流电磁场，其在金属液面处产生的电磁制动カ能够抑制因型内电磁搅拌引起的为形成凝壳的金属液面的剧烈波动，从而消除金属液面的波动对高温合金铸件凝固过程中缩孔补缩的不利影响。3、本方法エ艺原理可靠，可适用于各种高温合金母合金锭的生产。附图说明附图I是施加复合电磁场改善高温合金母合金锭质量的方法和装置的结构示意图图中，I.泡沫陶瓷过滤器，2.直流电磁场发生器，3.浇冒ロ系统，4.双向低频交流旋转电磁场发生器，5.奥氏体不锈钢锭模，6.金属液，7.真空中频感应熔炼炉。具体实施方式以下结合附图，详细叙述本技术的具体实施方案。本技术的施加复合电磁场改善高温合金母合金锭质量的装置，包括真空中频感应熔炼炉7，在真空中频感应熔炼炉7内部中心处设有奥氏体不锈钢锭模5，在奥氏体不锈钢锭模5外侧，距其上端面10-100 mm处设置ー个磁感应强度为100_300mT的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：金文中，李素芳，张庆丰，王雷，穆欣，
申请(专利权)人：洛阳理工学院，
类型：实用新型
国别省市：
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