專利名稱：一種銅合金水平連鑄電磁攪拌結晶裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及水平連鑄結晶裝置，尤其是一種銅合金水平連鑄電磁攪拌結晶裝置。
背景技術：
材料是制造業(yè)的基礎，從某種意義上說，經(jīng)濟的發(fā)展取決于材料制備技術的進步。眾所周知，材料的加工性能和使用性能由兩方面決定(1)材料的成分，(2)材料的金相組織。當材料的成分確定時，如何獲得具有細小致密的結晶組織便成為首選問題。它關系到后續(xù)加工是否順利，加工成本是否可大幅度降低以及是否可滿足用戶對性能的特殊需要。細化晶粒的方法有兩類1.化學——合金化法在已確定成分的銅合金溶體中添加少量高熔點金屬或金屬氮化物，這些添加物在結晶時首先成為眾多的結晶核心。該方法的優(yōu)點是操作簡單。缺點是隨時間增加，添加物燒損和氧化，細化效果越來越差且不穩(wěn)定。
2.物理——電磁攪拌法電磁攪拌最顯著的特點是電源與材料不直接接觸，而是依靠電磁力對結晶區(qū)域的金屬液體進行攪拌。通過對外加電壓，電流的控制，達到控制金屬液體的流動、結晶和長大。優(yōu)點是可控，穩(wěn)定和重現(xiàn)性好，不改變合金的任何成分，保持合金的清潔。
現(xiàn)有的水平連鑄作業(yè)沒有電磁攪拌裝置，其結構及工作方式如圖1。石墨結晶器4一端固定在爐壁5上，一端插入水冷裝置3中，引導桿2一端深入石墨結晶器內(nèi)部，并且接觸到金屬液體7，另一端由上下牽引輪夾持。待金屬達到合適的澆鑄溫度時，將水冷裝置自進水口8注入冷卻水，與此同時，牽引輪1開始轉(zhuǎn)動，隨著引導桿的拉出，金屬液體流到結晶區(qū)域6，由于溫度過冷的作用開始結晶凝固，形成形狀與結晶器截面相同的固體并不斷地被拉出。但由于小斷面的結晶區(qū)域無法實現(xiàn)充分攪拌金屬液體，且攪拌強度不可調(diào)，因而結晶組織不均勻，細化致密度差，影響獲得材料的加工性能和使用性能。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型提供一種銅合金水平連鑄電磁攪拌結晶裝置，它能對結晶區(qū)域的液體金屬進行有效攪拌，提高或改善銅合金晶相組織，加強細化作用。
本實用新型通過以下技術措施達到銅合金水平連鑄電磁攪拌結晶裝置的石墨結晶器一端固定在爐壁上，另一端與水冷裝置配合連接，結構特征是石墨結晶器與水冷裝置的水套內(nèi)側(cè)配合，在水套內(nèi)側(cè)與水套外側(cè)之間的環(huán)型空腔內(nèi)裝有電磁線圈，并由活動蓋板壓緊。
所述的活動蓋板壓在墊圈上用擰緊螺栓固定于水冷裝置端面上，電磁線圈的電源線經(jīng)活動蓋板上的出線孔抽出接相應電源上，活動蓋板上下部位有兩個安裝進水管的孔。


圖1是現(xiàn)有的水平連鑄作業(yè)裝置結構示意圖。
圖2是本實用新型的實施例結構示意圖。
圖3是圖2中的活動蓋板正面示意圖。
圖4是本實用新型的原理示意圖。
本實用新型提供的具有電磁攪拌功能的結晶裝置結構如圖2所示，結晶裝置與爐體的配合與普通水平連鑄相同。石墨結晶器4與水冷裝置的水套內(nèi)側(cè)13良好配合，打開活動蓋板11，將電磁線圈12置入水套內(nèi)側(cè)13與水套外側(cè)1之間的環(huán)型空腔內(nèi)，線圈的電源線由活動蓋板上的出線孔15抽出，接在相應的電源上。將活動蓋板壓在墊圈10上，擰緊螺栓16?；顒由w板上下部位有兩個安裝進水管8的孔，可通入冷卻水或者壓縮空氣。連鑄時，冷卻水自進水管注入，在水套內(nèi)側(cè)13表面形成螺旋水流，帶走結晶熱，水流通過水套頂端14流至水套外側(cè)9，防止爐體的傳導熱和輻射熱對線圈的損傷，在內(nèi)、頂、外三個有熱源的方向用循環(huán)水保護起來，使線圈工作在一個安全的環(huán)境中。通過活動蓋板11上的進水管孔注入冷卻水或者壓縮空氣，控制線圈的溫度。線圈可以是單相或者三相，可以是有芯或者無芯。電源可以是直流或者單相交流或者三相交流，也可以是脈沖電源。
本實用新型實施例的優(yōu)點或積極效果由于電磁線圈盡可能地靠近液體金屬，使之獲得了最大的磁場強度；應用良好的冷卻性能，帶走了金屬凝固釋放出來的熱量，并且保護電磁線圈不受爐體傳來的熱量和周圍輻射熱的影響，有效地控制了線圈的溫升。如圖4所示，當金屬液體流到結晶區(qū)域6時，由通電線圈產(chǎn)生的電磁力攪拌液體金屬，攪拌產(chǎn)生的螺旋方向與磁場方向有關。攪拌產(chǎn)生的效果一是加強了液體的運動，二是阻礙樹枝晶的形成和長大。
通過電磁攪拌得到的含鉛白銅線坯，金相組織發(fā)生了很大的變化，由邊緣至中心的穿晶組織消失，樹枝晶變成短程無序化，中心部位出現(xiàn)了反映電磁攪拌特征的球形組織。材料的加工性能得到顯著改善，延伸率提高至原來的兩倍以上。
權利要求1.一種銅合金水平連鑄電磁攪拌結晶裝置，石墨結晶器一端固定在爐壁上，另一端與水冷裝置配合連接，其特征在于石墨結晶器與水冷裝置的水套內(nèi)側(cè)配合，在水套內(nèi)側(cè)與水套外側(cè)之間的環(huán)型空腔內(nèi)裝有電磁線圈，并由活動蓋板壓緊。
2.根據(jù)權利要求1所述的電磁攪拌結晶裝置，其特征在于活動蓋板壓在墊圈上用擰緊螺栓固定于水冷裝置端面上，電磁線圈的電源線經(jīng)活動蓋板上的出線孔抽出接相應電源上，活動蓋板上下部位有兩個安裝進水管孔。
3.根據(jù)權利要求1和2所述的電磁攪拌結晶裝置，其特征在于電磁線圈可以是單相或者三相，可以是有芯或者無芯，電源可以是直流、單相交流或者三相交流，也可以是脈沖電源。
專利摘要本實用新型提供一種銅合金水平連鑄電磁攪拌結晶裝置，其結構特征是石墨結晶器與水冷裝置的水套內(nèi)側(cè)配合，在水套內(nèi)側(cè)與水套外側(cè)之間的環(huán)型空腔內(nèi)裝有電磁線圈，并由活動蓋板壓緊，線圈可以是單相或者三相，可以是有芯或者無芯，電源可以是直流或者單相交流或者三相交流，也可以是脈沖電源，它能對結晶區(qū)域的液體金屬進行有效攪拌，提高或改善銅合金晶相組織，加強細化作用。
文檔編號B22D11/114GK2526110SQ02221779
公開日2002年12月18日 申請日期2002年3月4日 優(yōu)先權日2002年3月4日
發(fā)明者張玉林, 雷霆, 趙云杰, 楊宇俊, 王昶, 亢若谷 申請人:昆明冶研新材料股份有限公司