[发明专利]驱动铸锭内尚未凝固的金属熔液流动的方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属铸造技术领域，尤其是一种在金属铸锭过程中驱动铸锭内尚未凝固的金属熔液流动的方法和装置。

背景技术

在金属材料的连续和半连续铸造过程中，往往需要将金属熔液铸造成不同几何形状的铸锭，如圆锭、扁锭或方锭。在铸造过程中，由于铸锭的外表面冷却速度较快，而心部冷却速度较慢，铸锭的心部与铸锭的外部存在较大的温差，这是造成铸锭心部组织疏松、晶粒粗大、出现宏观偏析，甚至产生裂纹等缺陷的重要原因。因此在铸造过程中采取适当方法，使铸锭内尚未凝固的熔液在铸锭的心部与铸锭的凝固壳间流动，从而降低铸锭心部与外部的温差，减小铸锭内合金成分的宏观偏析是降低铸锭缺陷、提高铸锭质量的重要手段。

发明内容

本发明的目的是提供一种（在金属连续和半连续铸锭过程中）驱动铸锭内尚未凝固的金属熔液流动的方法，其方法合理、原理独特，装置结构简单可靠，利用该方法，通过设定的移动磁场产生的电磁力驱动熔液按确定的区域及方向流动，可以减小铸锭内熔液流场影响范围内的温差，使得熔液内的合金成分更加均匀，减小铸锭内合金成分的宏观偏析等缺陷，从而大大提高了铸锭质量。

本发明是这样实现的：一种驱动铸锭内尚未凝固的金属熔液流动的方法，其特征在于:

a、首先根据铸锭横截面的大小及形状划分成两个以上（含两个）区域，每个区域包括一段铸锭外部的边沿；

b、设定这些区域内金属熔液的流动路径，区域的各边界作为熔液流动的路径；相邻两区域共用边界上，熔液的流动方向一致，铸锭的同一边沿相邻两区域靠近铸锭边沿部分的熔液，熔液流动方向相反;各区域金属熔液的流动路径中的一段应当流经铸锭的中心部位；

c、在铸锭的凝固壳已经形成或即将形成，铸锭内熔液尚未完全凝固的铸锭部位，围绕着铸锭外部的边沿安置由铁芯和线圈构成移动磁场产生装置，铁芯和线圈的数量及具体结构根据铸锭的品种、几何尺寸及铸锭形状确定；线圈的布置及接线方式根据设定的流动路径确定；

d、给线圈通入交流电流，使由铁芯和线圈组成的移动磁场产生装置产生移动磁场，移动磁场使金属熔液产生流动；改变线圈组中电流的方向，即可改变移动磁场的方向，进而可改变金属熔液的流动方向；根据设定的熔液流动的路径设定移动磁场的方向，即可使铸锭内的尚未凝固的熔液按设定的路径流动。

所述的根据铸锭横截面的大小及形状划分成两个以上（含两个）区域，可以这样划分：圆锭可以划分成以圆锭中心为顶点的扇形区域或以直径为界线的两个半圆区域，圆锭可分成2n（n=1，2，3…）个区域；相邻两边长度不相等的扁锭可以沿长边方向分成若干方形或矩形的区域；如果铸锭比较厚，即短边比较大，比如超过300mm，也可以在短边方向分成两个区域；方锭则可根据方锭的大小，沿一边或相邻两边划分，从而形成两个或四个区域；

所述的由铁芯和线圈组构成移动磁场产生装置的安装位置，在铸锭的外部，在铸锭的凝固壳已经形成或即将形成，铸锭内熔液尚未完全凝固的铸锭部位;这个部位往往在铸锭的结晶器附近，因此由铁芯和线圈构成移动磁场产生装置也可以安装在铸锭的结晶器外面；如果结晶器带有冷却水箱，由铁芯和线圈构成移动磁场产生装置也可以安装在铸锭的结晶器的水箱里面。

所述的线圈组的绕组形式为克兰姆绕组或采用集中绕组形式较好。其他达到要求的绕组形式也可。电流频率在0.3Hz～100Hz之间较好。

所述的金属为钢、铁、铝合金、钛合金或铜合金等黑色金属或有色金属。

本发明的积极效果是：有效解决了长期以来现有技术中一直存在的且一直未能解决的问题，其方法合理、原理独特，装置结构简单可靠，利用该方法或装置，通过设定的移动磁场产生的电磁力驱动熔液按确定的区域及方向流动，可以减小铸锭内熔液流场影响范围内的温差，使得熔液内的合金成分更加均匀，减小铸锭内合金成分的宏观偏析等缺陷，从而大大提高了铸锭质量。

以下结合实施例及其附图作详述说明，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为在铸造过程中，铸锭的横截面为圆形，绕组方式为克兰姆绕组驱动金属熔液流动的方法示意图。

图2为在铸造过程中，铸锭的横截面为矩形的扁锭，绕组方式为集中绕组驱动金属熔液流动的方法示意图。

图中各标号说明：1-铁芯，2-铸锭，3-线圈，4-区域分界面，+ -线圈绕制时的起始端，- -线圈绕制时的末端。

具体实施方式

以下所描述的具体实施例仅用以进一步解释本发明，并不适于限定本发明。