CN104353797A - 伸缩式铸锭凝固末端电磁搅拌装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在冶金行业应用的铸坯凝固末端电磁搅拌装置，具体涉及一种在半连续铝合金铸造过程中应用的伸缩式铸锭凝固末端电磁搅拌装置。所述的固定于铸井外的地面上，该装置包括两组平行设置的电磁搅拌装置、气动装置及蜗杆蜗轮升降装置并且关于铸锭凝固末端纵截面对称；位于电磁搅拌装置中的电磁搅拌器一端与位于气动装置中的气缸活动连接；电磁搅拌装置和气动装置设置在承重钢板上，承重钢板上设有定位孔；蜗杆蜗轮升降装置固定设置在底座上且一端与承重钢板活动连接。本发明结构简单、操作方便、适用面广、安全稳定及生产效率高，提高了铝合金铸锭的质量，保证了铸锭的成材率。

Description

伸缩式铸锭凝固末端电磁搅拌装置

技术领域

本发明涉及一种在冶金行业应用的铸坯凝固末端电磁搅拌装置，具体涉及伸缩式铸锭凝固末端电磁搅拌装置。

背景技术

半连续铸造铝合金锭的生产过程是以一定的铸造速度将熔融铝液不断地浇入结晶器内，结晶器内配有冷却水套，结晶的铸锭连续不断地以一定速度被垂直拉出，从结晶器出来的铸锭冷却凝固后成型。

一般情况下，从结晶器出来的铝合金铸锭的凝固末端内部存在500mm—1000mm深度的弯月形液穴，而且铸锭内外存在较大温差，待冷却凝固成型后易导致铸锭内部组织不均匀、铸锭内部溶质元素宏观偏析以及铸锭内部应力与裂纹。尤其是成型铸锭宽度较大时，铸锭内部的液穴深度分布较大，不同区域的晶核成长速率不同，铸锭两端凝固较快，晶粒细小，铸锭中心凝固较慢，晶核成长时间长，晶粒粗大，导致铝合金铸锭存在质量缺陷，给铸锭后期轧制生产带来极大的质量隐患，轧制产品的力学性能和加工厚度会受到很大的制约。

目前，常规铸造工艺难以解决铸锭的偏析及裂纹等问题。对既能够避免偏析及裂纹等缺陷，又具有高表面质量的半连续铸造新工艺的研究具有十分重要的意义。近年来，电磁铸造技术在提高铝产品质量方面的应用取得了相当大的进展。通过施加电磁场将金属液液穴内部的过热熔体带向边缘区域，减小温度梯度与液穴深度的相互作用，有效地降低液穴内部的熔体温度和液穴深度，最大限度地消除宏观偏析与热裂纹等铸造缺陷。 

现有的凝固末端电磁搅拌装置分为位置固定的凝固末端电磁搅拌装置和位置可调的凝固末端电磁搅拌装置，由于铸锭的合金牌号和规格尺寸不同，位置固定的凝固末端电磁搅拌装置无法满足使用要求，而现有位置可调的凝固末端电磁搅拌装置结构复杂，调整费时费力、难度大。例如公开号CN101602096A公开了可移动的铸坯凝固末端电磁搅拌装置，所述的通过升降驱动装置调整电磁搅拌器的位置对铸坯凝固末端进行电磁搅拌，该装置布置在竖井内，一次只能对一个铸锭进行电磁搅拌，而且在生产初期对铸造机结晶器漏铝的危险情况没有办法采取有效措施，给生产带来重大安全隐患，而且整个装置结构复杂，调整操作困难。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供伸缩式铸锭凝固末端电磁搅拌装置，以解决立式铸机铸造的铝合金铸坯凝固末端疏松和缩孔等问题，从而提高铝合金铸锭的质量，保证铸锭的成材率，减少生产成本。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是这样实现的：

伸缩式铸锭凝固末端电磁搅拌装置，所述的固定于铸井外的地面上，该装置包括两组平行设置的电磁搅拌装置、气动装置及蜗杆蜗轮升降装置并且关于铸锭凝固末端纵截面对称；位于电磁搅拌装置中的电磁搅拌器一端与位于气动装置中的气缸活动连接，电磁搅拌器另一端设置在铸锭凝固末端的一侧；电磁搅拌装置活动设置在承重钢板的一端，气动装置固定设置在承重钢板的另一端；承重钢板上设有定位孔，定位孔包括电磁搅拌装置定位孔和气动装置定位孔，沿承重钢板横截面方向分别设置至少两组电磁搅拌装置定位孔和气动装置定位孔，每一组电磁搅拌装置定位孔和气动装置定位孔位于承重钢板的同一个纵轴面上；承重钢板通过蜗杆蜗轮升降装置与底座连接。

进一步，所述的电磁搅拌装置包括方管、电磁搅拌器、导向滚轮、第一电磁搅拌装置定位块、第二电磁搅拌装置定位块及定位滚动杆；电磁搅拌器活动安装在方管内，导向滚轮通过第一电磁搅拌装置定位块与方管的一端活动连接并且导向滚轮活动设在承重钢板上的中部；定位滚动杆通过第二电磁搅拌装置定位块与方管的另一端活动连接并且定位滚动杆固定设置在承重钢板上的一端；

进一步，所述的电磁搅拌器包括电磁搅拌器进水管和电磁搅拌器出水管，电磁搅拌器进水管和电磁搅拌器出水管设置在电磁搅拌器的同一端；

进一步，所述的气动装置包括气缸和气缸定位架，气缸通过气缸定位架固定安装在承重钢板上；

进一步，所述的蜗轮蜗杆升降装置与底座固定连接，底座固定安装在铸井外的地面上；承重钢板与蜗轮蜗杆升降装置活动连接，且与蜗轮蜗杆升降装置同步升降。

本发明相比现有技术的有益效果：

1、本发明通过减小液穴深度、抑制偏析通道及消除中心偏析，改善了铸坯的表面和内部质量，解决了立式铸机铝合金铸坯凝固末端疏松、缩孔等问题，提高了铝合金铸锭的质量，保证了铸锭的成材率，减少了生产成本，而且可以通过增加本发明的数量同时对二个及以上的铸锭进行处理。

2、本发明安全稳定和生产效率高。所述的装置避免了生产初期的铸造机结晶器漏铝的危险情况，能够及时采取有效补救措施，有利于生产过程的安全和稳定。

3、本发明结构简单、操作方便及适用面广。所述的装置在铸井外对铸锭凝固末端施加电磁场，无论新建的或已有的铸造系统都可以简单改造后投入使用。

附图说明

图1是本发明的主视结构示意图。

图2是本发明的俯视结构示意图。

图中：1、结晶器；2、引锭装置；3、扁锭内铝合金熔体；4、凝固的铝合金扁锭；5、铸井架；6、铸井；7、蜗杆蜗轮升降装置；8、电磁搅拌器；9、气缸；10、底座；11、承重钢板；12、导向滚轮；13、定位滚动杆；14、电磁搅拌装置；15、气缸定位架；16、电磁搅拌器进水管；17、电磁搅拌器出水管；18、第一电磁搅拌装置定位块；19、第二电磁搅拌装置定位块；20、定位孔。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步地详细描述。

如图1和2所示，伸缩式铸锭凝固末端电磁搅拌装置，所述的固定于铸井6外的地面上，该装置包括两组平行设置的电磁搅拌装置14、气动装置及蜗杆蜗轮升降装置7并且关于铸锭凝固末端纵截面对称；位于电磁搅拌装置14中的电磁搅拌器8一端与位于气动装置中的气缸9活动连接，电磁搅拌器8另一端设置在铸锭凝固末端的一侧；电磁搅拌装置14活动设置在承重钢板11的一端，气动装置固定设置在承重钢板11的另一端；承重钢板11上设有定位孔20，定位孔20包括电磁搅拌装置定位孔和气动装置定位孔，沿承重钢板11横截面方向分别设置至少两组电磁搅拌装置定位孔和气动装置定位孔，每一组电磁搅拌装置定位孔和气动装置定位孔位于承重钢板11的同一个纵轴面上；承重钢板11通过蜗杆蜗轮升降装置7与底座10连接。

优选地，电磁搅拌装置14包括方管、电磁搅拌器8、导向滚轮12、第一电磁搅拌装置定位块18、第二电磁搅拌装置定位块19及定位滚动杆13；电磁搅拌器8活动安装在方管内，导向滚轮12通过电磁搅拌装置定位块18与方管的一端活动连接并且导向滚轮12活动设在承重钢板11上的中部，定位滚动杆13通过第二电磁搅拌装置定位块19与方管的另一端活动连接并且定位滚动杆13固定设置在承重钢板11上的一端。电磁搅拌器8包括电磁搅拌器进水管16和电磁搅拌器出水管17，电磁搅拌器进水管16和电磁搅拌器出水管17设置在电磁搅拌器8的同一端。气动装置包括气缸9和气缸定位架15，气缸9通过气缸定位架15固定安装在承重钢板11上。蜗轮蜗杆升降装置7与底座10固定连接，底座10固定安装在铸井外的地面上，承重钢板11与蜗轮蜗杆升降装置7活动连接，承重钢板11与蜗轮蜗杆升降装置7同步升降。

本发明的工作原理：在生产过程中，扁锭内铝合金熔体3充满在结晶器1铸模内，随着底模在引锭装置2作用下匀速下降，结晶器底部拉伸出外壳凝固的铝合金扁锭4，由于其中心部位液穴处熔体未凝固，铸锭内外存在较大的温差，为了尽快降低此处温差，在底模匀速降至铸井6口后，将电磁搅拌装置14在气动装置的推动下伸入扁锭4的两侧，覆盖整个铸坯宽度,随着扁锭的匀速下降，开始施加低频交变电磁场，在铸锭凝固末端通过电磁力驱动的强迫水平对流调整温度场、减小液穴深度，抑制偏析通道形成，消除中心偏析，改善铸坯的表面和内在质量。

本发明的具体操作过程：

（1）确定凝固的铝合金扁锭4的合金牌号和规格尺寸，再依据凝固的铝合金扁锭4的厚度调整电磁搅拌装置14的中心距离，并按对应的定位孔19进行固定（凝固的铝合金扁锭4的厚度调整幅度在600mm-900mm之间），气缸9的定位与之相同；随后再依据不同合金牌号对应的凝固的铝合金扁锭4凝固末端的高度调整蜗杆蜗轮升降装置7的对应高度，使电磁搅拌器8与凝固的铝合金扁锭4凝固末端位置在一个水平面。

（2）当扁锭内铝合金熔体3流入结晶器1开始进行半连续铸锭生产时，凝固的铝合金扁锭4由引锭装置2牵引匀速下降到铸井架5上的铸井6口处，启动电磁搅拌装置14，由气缸9推动电磁搅拌器8伸入凝固的铝合金扁锭4两侧，开始进行低频电磁搅拌，电磁搅拌器8的低频频率大小为15-60赫兹（频率大小与扁锭的厚度有关），电磁搅拌器8能在铸造全过程处于工作状态，以实现最佳的搅拌效果，待即将铸造结束时，启动气缸9将电磁搅拌器8收回到初始位置，即完成一个铸次的生产过程。

本发明实例仅说明一个凝固的铝合金扁锭4的实施过程，在实际生产中，有二块及以上凝固的铝合金扁锭4同时进行生产，仅增加本装置的数量就能达到发明效果。生产实践证明，采用本技术方案获得的大规格凝固的铝合金扁锭4无裂纹、无偏析、细化晶粒均匀及铸造应力低。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种伸缩式铸锭凝固末端电磁搅拌装置，其特征在于：所述的固定于铸井（6）外的地面上，该装置包括两组平行设置的电磁搅拌装置（14）、气动装置及蜗杆蜗轮升降装置（7）并且关于铸锭凝固末端纵截面对称；位于电磁搅拌装置（14）中的电磁搅拌器（8）一端与位于气动装置中的气缸（9）活动连接，电磁搅拌器（8）另一端设置在铸锭凝固末端的一侧；电磁搅拌装置（14）活动设置在承重钢板（11）的一端，气动装置固定设置在承重钢板（11）的另一端；承重钢板（11）上设有定位孔（20），定位孔（20）包括电磁搅拌装置定位孔和气动装置定位孔，沿承重钢板（11）横截面方向分别设置至少两组电磁搅拌装置定位孔和气动装置定位孔，每一组电磁搅拌装置定位孔和气动装置定位孔位于承重钢板（11）的同一个纵轴面上；承重钢板（11）通过蜗杆蜗轮升降装置（7）与底座（10）连接。

2.如权利要求1所述的伸缩式铸锭凝固末端电磁搅拌装置，其特征在于：所述的电磁搅拌装置（14）包括方管、电磁搅拌器（8）、导向滚轮（12）、第一电磁搅拌装置定位块（18）、第二电磁搅拌装置定位块（19）及定位滚动杆（13）；电磁搅拌器（8）活动安装在方管内，导向滚轮（12）通过电磁搅拌装置定位块（18）与方管的一端活动连接并且导向滚轮（12）活动设在承重钢板（11）上的中部，定位滚动杆（13）通过第二电磁搅拌装置定位块（19）与方管的另一端活动连接并且定位滚动杆（13）固定设置在承重钢板（11）上的一端。

3.如权利要求1所述的伸缩式铸锭凝固末端电磁搅拌装置，其特征在于：所述的电磁搅拌器（8）包括电磁搅拌器进水管（16）和电磁搅拌器出水管（17），电磁搅拌器进水管（16）和电磁搅拌器出水管（17）设置在电磁搅拌器（8）的同一端。

4.如权利要求1所述的伸缩式铸锭凝固末端电磁搅拌装置，其特征在于：所述的气动装置包括气缸（9）和气缸定位架（15），气缸（9）通过气缸定位架（15）固定安装在承重钢板（11）上。

5.如权利要求1所述的伸缩式铸锭凝固末端电磁搅拌装置，其特征在于：所述的蜗轮蜗杆升降装置（7）与底座（10）固定连接，底座（10）固定安装在铸井外的地面上，承重钢板（11）与蜗轮蜗杆升降装置（7）活动连接且与蜗轮蜗杆升降装置（7）同步升降。