[实用新型]一种制备大规格超高强铝合金连续铸锭的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种制备大规格超高强铝合金连续铸锭的装置，属于金属材料加工领域，特别涉及金属连铸工艺技术领域。

背景技术

半连续铸造具有结晶速度高，力学性能好，金属纯净度高，可减少切头切尾的几何百分比，提高劳动效率等优点，因此，在铝合金中得到广泛的应用。然而研究也发现，该类制备方法是一个复杂动态凝固过程，各种缺陷如晶粒粗大、开裂和组织成分偏析等容易在凝固过程中形成。尤其是制备高合金化超高强铝合金，更易产生枝晶偏析，并且在铸坯中产生强的内应力和裂纹倾向，对后期铝合金塑性变形也会造成不良影响，还会影响合金热处理强化效果。在制备铝合金大铸锭（铸锭直径超过20英寸（508mm））时，产生组织、成分、性能的不均匀现象，导致较大的铸造应力，使铸锭发生开裂，增加材料报废率；增加了后续热处理效率，对于变形合金，还能降低塑性变形性能、增加加工过程能耗，也会增加成本。随着人类对材料性能、能源的消耗、产品的成本越来越关注，对连铸坯的质量也提出了更高的要求。因此，近年来，很多研究者采取了各种办法，以便制备低成本、低能耗、高性能、高效率的铸锭。

电磁搅拌技术对熔体进行处理，可以使得不均匀特性减小，可以适当改善普通半连续铸造所导致的缺陷，并且电磁搅拌是无污染控制流体流动、改善铸锭组织的一种非常有效方法。因此，电磁搅拌技术在半连续铸造的应用得到了推广。

为了提高电磁搅拌技术对熔体处理效果，国内外已经有一些相应设备并制定了一些新型的处理方法。专利CN100566888C介绍了一种圆坯连铸结晶器电磁搅拌参数的制定方法，主要是先经过模拟计算、观察、判断及修正后所得到的励磁电流强度和频率条件下，检测铸坯的皮下裂纹、芯部裂纹、缩孔、中心疏松、皮下气泡及等轴率等质量，最后确定电磁搅拌参数。该发明可以快速、准确有效地判断现有电磁搅拌参数的合理性及电磁搅拌强度的强弱，以确定不同条件下电磁搅拌所需的最佳电流强度和频率，同时应用优化后的参数，可以明显减少铸坯表面和皮下夹杂物及气泡，扩大等轴晶率，改善芯部质量，提高组织致密性和均匀性并减少漏钢几率。ABB公司公布了一种应用于连铸过程中电磁搅拌技术（EP0679115B2），该电磁搅拌方法特征在于，通过交流磁力搅拌熔体，改变熔融金属弯液面，或者在现有磁力搅拌条件下，在结晶器内部引进一个与主运动方向相反的搅拌器。该发明公布的方法可以控制连续铸造模具内电磁搅拌密度。最终可以获得很好组织性能的连铸坯。

现有很多设备及方法都是改善电磁搅拌对熔体处理效果，而对合金熔体处理后铸造过程影响并不大，比如无法改善冷却过程中温度场无法减小液穴，从而改善铸锭组织性能。最关键的是目前电磁搅拌技术在铸造中的应用都无法解决制备大规格锭坯的一些难点，比如组织性能均匀性问题和大铸锭开裂问题。本课题组在专利CN101745629A中提出了一种环缝式电磁搅拌技术，可以克服电磁感应趋肤效应的不利影响，并且可以在制浆室内设置可通入冷却介质的内部冷却控制器，内部冷却控制器的外壁与制浆室的内侧之间形成环形间隙，可以时半固态熔体在电磁搅拌力的作用下在此缝隙中进行较为强烈的搅拌，同时内部冷却控制器通入冷却介质可使浆料的散热更加均匀，温度场的分布也更加均匀，得到浆料组织分布更为理想。

实用新型内容

针对现有熔体处理技术的有限处理效果和熔体处理与铸造相分离等缺点，为了进一步改善熔体处理效果，以及提升本发明人提出的环缝式电磁搅拌的应用性，本实用新型基于环缝式电磁搅拌技术基础上进一步创新优化，从而提出一种新型熔体处理技术，其目的是设计一种强剪切的熔体处理装置，同时又直接用到半连续铸造过程中，从而改善熔体质量、铸坯质量，提高铸锭铸造性能以及后续加工性能，实现高效率低成本制备大尺寸铝合金铸锭。

本实用新型的提出一种制备大规格超高强铝合金连续铸锭的新装置，主要针对制备直径大于20英寸的Al-Zn-Mg-Cu系列铝合金铸棒，不仅能够实现对熔体高剪切效果、熔体处理与铸造平台连续对接，还可以大幅度提高铸造过程中熔体径向温度梯度、改善。