[发明专利]电磁激振复合机械搅拌的金属连铸工艺及金属连铸装置

权利要求书

1.一种电磁激振复合机械搅拌的金属连铸工艺，其特征在于，在金属熔体凝固时，同时设置如下三个互相复合作用的工艺过程：

a. 向金属熔体施加沿着连铸流向的轴向静磁场，使磁力线直接穿透结晶器和金属熔体，使磁场作用区域覆盖结晶器内整个金属熔体；

b．在上述a工艺过程中施加静磁场的同时，再向结晶器内金属熔体施加周期反向的交变电流，交变电流与在上述a工艺过程中施加的静磁场复合作用，产生电磁激振作用，在金属熔体中产生微观流动的流场；

c. 在上述a工艺过程中施加静磁场和上述b工艺过程中施加交变电流的同时，再对结晶器内金属熔体进行机械搅拌，通过机械搅拌在金属熔体中产生宏观流动的流场，电磁激振产生的微观流动和机械搅拌产生的宏观流动呈同向、对向、正交或者成特定角度等耦合形态，进而驱动金属熔体内部形成混沌流动，包括形成微观和宏观尺度的剪切流，从而打碎结晶器内的金属熔体初始凝固枝晶，使晶核增殖，降低金属熔体凝固界面前沿的温度梯度，细化连铸凝固组织晶粒，使金属凝固组织向全等轴晶化方向发展，并调控溶质元素的均匀分布。

2.根据权利要求1所述电磁激振复合机械搅拌的金属连铸工艺，其特征在于：在金属熔体凝固时，在上述a工艺过程中施加静磁场的磁感应强度在0.01-12T之间变化，该磁场由线圈通入直流电流产生，或者用永磁聚磁方式产生，或者用超导磁介质产生，产生的磁场是匀强磁场或梯度磁场。

3.根据权利要求1或2所述电磁激振复合机械搅拌的金属连铸工艺，其特征在于：在金属熔体凝固时，在上述b工艺过程中，向结晶器内金属熔体施加的交变电流的电流强度在0.1-10000A之间变化，电流频率在0.01-5000Hz之间变化。

4.根据权利要求3所述电磁激振复合机械搅拌的金属连铸工艺，其特征在于：在金属熔体凝固时，在上述c工艺过程中，对结晶器内金属熔体进行的机械搅拌采用正反转方式搅拌，使金属熔体中产生周期反向的宏观流场，机械搅拌驱动金属熔体转动的转速范围为0-10000r/min，并使金属熔体进行转动的正反旋转频率为0.01-500Hz。

5.根据权利要求3所述电磁激振复合机械搅拌的金属连铸工艺，其特征在于：在金属熔体凝固时，连铸坯的拉速在0.01-2m/min之间变化。

6.根据权利要求1或2所述电磁激振复合机械搅拌的金属连铸工艺，其特征在于：金属熔体凝固方法适用于钢、铝、镁、铜、锌金属及其合金、铝锡合金以及其他容易形成高偏析凝固组织的合金的组织和成分控制过程。

7.根据权利要求1或2所述电磁激振复合机械搅拌的金属连铸工艺，其特征在于：在金属熔体凝固时，连铸坯是厚度为0.01-1m且宽度为0.01-5m的方坯或板坯，或者是直径为0.01-2m的圆坯。