[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

摘要

本发明公开了一种电磁激振复合机械搅拌的金属连铸工艺，在合金熔体凝固时，利用电磁激振复合机械搅拌技术，产生微观和宏观尺度的强力剪切流动，打碎枝晶，从而实现细化凝固组织和全等轴晶化、降低溶质偏析程度的目标，进而提高合金性能。本发明还提供一种金属连铸装置，包括主要结晶器、转子搅拌桨、转轮、程控电机、磁场发生器、线圈、调压调频交流电源组成的装置来实现。本发明利用电磁激振产生的微观流动和机械搅拌产生的宏观流动形成非常复杂的混沌流动，形成强烈的剪切流，打碎枝晶、促径晶核增殖、降低温度梯度，获得超细的全等轴晶组织，同时显著降低甚至完全抑制合金元素的偏析，本发明的能耗较常规的电磁搅拌显著降低，节能效果显著。

主权项

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。