[发明专利]一种施加组频超声进行镁合金半连续铸造的装置及方法

权利要求书

1.一种施加组频超声进行镁合金半连续铸造的方法，其特征在于采用施加组频超声进行镁合金半连续铸造的装置，该装置包括熔炼炉、中间包和结晶器，熔炼炉和中间包之间设有移液管，中间包和结晶器之间设有溜槽；结晶器顶部设有保护气环形管，保护气环形管的内部通过管道与保护气源连通，保护气环形管上设有出气孔，出气孔朝向结晶器轴线方向；其特征在于：中间包的侧壁或底板上固定有第一超声发生装置，并且中间包内设有第二超声发生装置，第一超声发生装置由第一超声辐射杆、第一超声波导杆和第一超声换能器组成，第二超声发生装置由第二超声辐射杆、第二超声波导杆和第二超声换能器组成，第一超声换能器和第二超声换能器分别连接第一超声发生器和第二超声发生器；第一超声辐射杆和第二超声辐射杆的前端面均位于中间包内部，第一超声辐射杆位于第二超声辐射杆的下方；当中间包的侧壁上固定有第一超声发生装置时，第一超声辐射杆与第二超声辐射杆的轴线垂直；当中间包的底板上固定有第一超声发生装置时，第一超声辐射杆与第二超声辐射杆的轴线重合；第二超声换能器固定在滑块上，滑块套在横梁外，横梁与升降装置装配在一起；滑块、横梁、升降装置组成超声支撑装置；

方法按以下步骤进行：

（1）在熔炼炉中熔炼镁合金熔体，镁合金熔体经搅拌均匀后，扒渣处理，向熔体洒入二号熔剂进行精炼，精炼结束后再静置10~15min，此时镁合金熔体的温度为镁合金液相线以上30~80℃；

（2）将中间包、移液管、第一超声辐射杆和第二超声辐射杆进行预热，预热至温度为镁合金液相线以上30~80℃，预热时间30min以上；将预热后的第二超声辐射杆插入中间包内；

（3）将精炼后的镁合金熔体通过移液管输送到中间包内； 然后开启第一超声发生器和第二超声发生器，超声波能力分别经两个超声换能器和两个超声波导杆传输到两个超声辐射杆，并通过两个超声辐射杆发射超声波，组合形成组频超声波，施加到镁合金熔体中；其中两个超声辐射杆发射超声波的频率为15~300kHz，并且两个超声辐射杆发射的超声波频率差在1~60 kHz；

（4）将引锭头插入结晶器内，在引锭头与结晶器的内套内壁之间的间隙用石棉填充；向结晶器的冷却水腔通入冷却水，并且冷却水从二冷水出水口排出；

（5）当对镁合金熔体施加的组频超声波时间达到或超过2min时，开启中间包的控流阀，将中间包内的镁合金熔体经溜槽输送到结晶器内，进行半连续铸造，直至制成镁合金铸锭；

所述的镁合金铸锭的直径30≤φ≤300mm；其中，当制备的镁合金铸锭的直径30≤φ≤100mm时，采用的施加组频超声进行镁合金半连续铸造的装置中，中间包的侧壁上固定有第一超声发生装置，第一超声辐射杆位于第二超声辐射杆下方，第一超声辐射杆和第二超声辐射杆的垂直间距为50~100mm；当制备的镁合金铸锭的直径100φ≤300mm时，采用的施加组频超声进行镁合金半连续铸造的装置中，中间包的底板上固定有第一超声发生装置，第一超声辐射杆位于第二超声辐射杆下方，第一超声辐射杆和第二超声辐射杆的垂直间距为100mm以上。

2.根据权利要求1所述的一种施加组频超声进行镁合金半连续铸造的方法，其特征在于步骤（3）中，当中间包内的镁合金熔体体积达到中间包容积的70%以上时，开启第一超声发生器和第二超声发生器，此时第一超声辐射杆位于镁合金熔体内，第二超声辐射杆的底端位于液面下方20~50mm。

3.根据权利要求1所述的一种施加组频超声进行镁合金半连续铸造的方法，其特征在于步骤（3）中，当开启第一超声发生器和第二超声发生器时，且当超声换能器为压电陶瓷换能器时，通过向换能器箱体内通入冷却气体空气，控制压电陶瓷换能器的温度≤40℃；当开启第一超声发生器和第二超声发生器时，且当超声换能器为磁致伸缩换能器时，通过向换能器箱体内通入冷却水，控制磁致伸缩换能器的温度≤40℃。