[发明专利]测量脉冲电流液面扰动凝固细晶工艺中熔体温度的装置

说明书

技术领域

本发明属于材料加工技术领域，特别涉及到一种测量脉冲电流液面扰动凝固细晶工艺中熔体温度的装置。

背景技术

在现代社会，绝大部分金属零件都是由铸造制成的毛坯或金属锭加工而成，虽然在之后的再加工中可以很大程度上改变金属的组织进而优化其性能，但金属在凝固过程中形成的组织特征对后续加工及最终的材料性能仍然影响巨大，因此细化金属凝固组织成为了材料领域内的研究热点，受到了国内外的广泛关注。在已有的研究中，主要有两类细化方法：一是物理细化法，如低温浇注、电磁搅拌、机械振动、超声波细化等；二是化学细化法，如添加形核剂和长大抑制剂等。其中物理场处理技术具有环保、经济且发展潜力大的优点，因而备受各方关注。目前已发现,在金属的凝固过程中施加脉冲电场,能显著细化晶粒、改善凝固组织, 这方面的研究已成为了领域内的热点。

现有外场处理金属凝固组织的技术中，中国专利200710044164.4公开了一种“脉冲电流液面扰动凝固细晶方法”，该发明方法将金属熔化并过热后浇注进铸型，将两平行电极从熔体上方插入金属液面以下，对金属熔体进行脉冲电流液面扰动处理，最后使金属铸锭的组织得到细化。该方法操作非常简便，且细化效果显著。在工业应用中，该方法可用于冶金工业中的模铸、连铸生产，适合各种金属材料的组织细化，应用前景十分乐观。而为了进一步探究该细晶方法的本质机理，准确测量该细晶方法作用下熔体凝固时的温度曲线意义重大，但该专利中的装置在具体实施过程中，是通过电阻炉将金属块熔化并保温一定时间，再将金属液浇注到铸型中，而将金属液从电阻炉取出到浇注的这段时间内，金属液在空气中大量散热，导致浇入铸型时其温度已有所降低；并且浇口的高度、位置和金属液充型的方式对熔体内的温度分布同样有显著影响，而在每次浇注的过程中这些手段难以保持一致；另外，传统测温方法中插入热电偶主要有两种手段：一是从铸型侧壁打孔事先将热电偶水平埋入，这种方法的弊端在于：熔体在刚浇注到铸型中时，流动剧烈，温度波动很大，降温速度非常快，因此其测得的温度有较大误差，且存在熔体从热电偶插孔泄露出来的危险。二是待浇注完成后再将热电偶插入熔体中，而当金属液浇入温度相对较低的铸型后，型壁处会迅速形成凝固壳层，且再插入的热电偶也会对所在区域的熔体产生一定激冷作用，这两因素导致所测得的温度相比浇注刚完成时有较大的偏差。综上所述，使用该专利中的装置较难准确获得脉冲电流液面扰动凝固细晶工艺中熔体的温度。而本专利的的装置克服了这些问题，能准确测得脉冲电流液面扰动凝固细晶工艺中熔体内部的温度曲线，为探究该方法的本质机理提供准确的温度数据。

发明内容

针对现有技术的不足之处，本发明的目的是提供一种测量脉冲电流液面扰动凝固细晶工艺中熔体温度的装置，测量装置简便易行，测得数据准确可靠。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明主要包括:温度测试分析系统，所述温度测试分析系统由热电偶、热电偶及电极固定件和温度采集记录系统构成，所述温度采集记录系统的信号接收端连接所述热电偶的信号输出端，以实时监控待测的金属熔体内部检测点的温度，并输出温度测量信息，其特征在于：还包括熔铸系统和脉冲电流液面扰动施加系统，所述熔铸系统由中频交变电源和弹簧形感应线圈构成，盛有金属块的铸型位于弹簧形感应线圈内部，所述铸型和弹簧形感应线圈之间安有绝热材料外套，所述弹簧形感应线圈的上口设有热电偶及电极固定件，在所述热电偶及电极固定件上设有安装所述热电偶及平行电极的孔槽结构，便于热电偶固定在其中，所述热电偶至少包括一支，所述中频交变电源通过开关系统控制所述弹簧形感应线圈产生交变磁场，在装载于所述铸型系统内的金属块中感生出涡流，使其发热熔化，所述脉冲电流液面扰动施加系统由脉冲电源和平行电极构成，所述平行电极穿过置于弹簧形感应线圈上的热电偶及电极固定件并插入熔体中的固定位置，所述脉冲电源通过开关器件控制所述平行电极，对装载于所述铸型内的金属熔体施加脉冲电流液面扰动处理，通过所述温度采集记录系统连续记录在脉冲电流液面扰动凝固细晶工艺中金属熔体内部的温度信息，并绘制金属熔体待测点的温度-时间曲线。