[发明专利]制备大尺寸合金连续铸锭的装置和方法

权利要求书

1.一种制备大尺寸合金连续铸锭的装置，包括熔炉、结晶器（6）、保温套（4）、引锭（14），熔炉下部通过浸入式水口（3）插入结晶器（6）中，所述结晶器（6）上部设有保温套（4），底部设有引锭（14），其特征在于：所述结晶器（6）上部插有冷却搅拌器（8），下部设有二次水冷装置（7），所述冷却搅拌器（8）内部设有冷却管（9），其上部与旋转接头（13）相连，其外侧与传动齿轮（10）相连；所述搅拌冷却器（8）、内部冷管（9）通过旋转接头（13）与进水管（12）和出水管（11）相连并形成封闭的水循环冷却通道，从而达到熔体-搅拌器壁-循环水直接接触的高效传热效果；所述结晶器（6）外侧或内部设有电磁搅拌器（5），由冷却搅拌器（8）与电磁搅拌器（5）相互藕合,使整个熔炉中的熔体（1）产生充分均匀的搅拌。

2.根据权利要求1所述的制备大尺寸合金连续铸锭的装置，其特征在于：所述冷却搅拌器（8）为直杆搅拌轴、具有桨叶的搅拌轴、具有沟槽的搅拌轴、具有枝杈的搅拌轴、具有凸台的搅拌轴中的一种；所述冷却搅拌器（8）的材质为不锈钢、陶瓷、表面涂有耐火涂层的材料中的一种。

3.根据权利要求1所述的制备大尺寸合金连续铸锭的装置，其特征在于：所述旋转接头（13）为复合内管固定式接头或复合内管旋转式接头，冷却介质流经进水管（12）和旋转接头（13），从内部冷管（9）流入搅拌冷却器（8），并沿着内部冷管（9）和搅拌冷却器（8）之间的缝隙流回旋转接头（13），最终从出水管（11）流出。

4.根据权利要求1所述的一种制备大尺寸合金连续铸锭的装置，其特征在于：所述内部冷管（9）结构为通管，或在偏底部边壁上开有孔洞的管，冷却介质由内部冷管（9）上部流入，下部流出。

5.根据权利要求1所述的制备大尺寸合金连续铸锭的装置，其特征在于：所述结晶器（6）内部通冷却水进行冷却；所述电磁搅拌器（5）为旋转电磁搅拌器或行波电磁搅拌器或符合电磁搅拌器，所述电磁搅拌器（5）置于结晶器（6）内部形成复合电磁搅拌结晶器。

6.根据权利要求1所述的制备大尺寸合金连续铸锭的装置，其特征在于：所述结晶器的材质为铜质材料或石墨。

7.一种应用权利要求1-6任一所述的装置制备大尺寸合金连续铸锭的方法，其特征在于：首先将合金锭在熔炉中熔化、精炼、除气、排渣后，利用浸入式水口（3）或流槽转移到结晶器（6）中，由保温套（4）对熔体（1）保温，减轻结晶器（6）带给熔体（1）上部边壁位置的一次冷却，用具有熔体-搅拌器壁-循环水结构的冷却搅拌器对熔体进行强冷却，使熔体（1）中间位置迅速降温，形核长大的晶粒不断的向下沉积，同时结晶器（6）对熔体（1）下部边壁位置降温形成凝固壳，使熔体（1）边部和心部都能够快速的冷却，减少熔体（1）心部和边部的温差，减少后续热裂倾向；同时采用冷却搅拌器（8）的机械搅拌和电磁搅拌器（5）的电磁搅拌来实现熔体温度和成分的相对均匀，偏下部的熔体（1）在结晶器（6）的作用下边部熔体（1）形成一次凝固壳，下部的二次水强化凝固壳，底部的引锭（14）拉着铸锭缓慢下降，得到大规格细晶均质铝合金铸锭。

8.根据权利要求7所述的制备大尺寸合金连续铸锭的方法，其特征在于：所述冷却搅拌轴（8）的转速为100-2000r/min，所用的冷却介质为水、压缩气体、冷却油中的一种，通过改变冷却介质或冷却介质的流速来改变冷却效果，使结晶器内熔体中间部位快速降温。