CN114769560B - 一种模铸电磁搅拌装置及其应用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种模铸电磁搅拌装置及其应用方法，属于钢铁铸造技术领域。模铸电磁搅拌底盘顶面中间位置设有能拆卸的柱形锭模固定设备，模铸电磁搅拌底盘顶面外围设有环形轭铁将柱形锭模固定设备包裹在内部，模铸电磁搅拌底盘顶面设置围绕在锭模固定设备外圈的铁芯，每个铁芯上采用螺旋缠绕的方式缠绕有最内层线圈，最内层线圈外部设有环氧包封物包封，环氧包封物外采用与最内层线圈相同的螺旋缠绕的方式缠绕有最外层线圈，铁芯的上下底面和外围被环形轭铁包裹。本装置能明显提高模铸量产的钢板质量，提高了钢板的组织的均一性和致密性。
Description
技术领域
本发明涉及一种模铸电磁搅拌装置及其应用方法，属于钢铁铸造技术领域。
背景技术
金属铸造俗称硬模铸造，是用金属材料制造铸件，并在重力下将熔融金属浇入铸型获得铸件的工艺方法。由于一副金属型可以浇注几百次至几万次，故金属型铸造又称为永久型铸造。金属型铸造既适用于大批量生产形状复杂的铝合金、镁合金等非铁合金铸件，也适合于生产钢铁金属的铸件、铸锭等。模铸具有金属型的热导率和热容量大，冷却速度快，铸件组织致密,力学性能比砂型铸件高15%左右；能获得较高尺寸精度和较低表面粗糙度值的铸件，并且质量稳定性好；因不用和很少用芯，改善环境、减少粉尘和有害气体、降低劳动强度等优点。
但是随着国内对宽厚钢板的需求不断增加，模铸的工艺也不断升级进步。但是传统的模铸有很多不足。例如金属型本身无透气性，必须采用一定的措施导出型腔中的空气和砂芯所产生的气体；金属型无退让性，铸件凝固时容易产生裂纹；金属型制造周期较长，成本较高。因此只有在大量成批生产时，才能显示出好的经济效果。
电磁搅拌技术有很多分类方法。按照使用的激磁电源分类，可分为直流传导式和交流感应式；按照所激发处的磁场形态进行分类，可分为直流、旋转、行波、螺旋磁场型、旋转永磁体型及电磁制动型；按照电源相数分类可以分为两相和三相;按照频率分类可以分为低频激磁和工频激磁；按照安装位置的不同可以分为结晶器电磁搅拌、二冷区电磁搅拌、凝固末端电磁搅拌及组合式电磁搅拌。
电磁搅拌可以使冷热钢水混合来降低温度梯度，能清洗凝固面、切断枝晶末梢从而形成等轴晶核心，并细化等轴晶且扩大等轴晶区，减轻中心缩孔及中心偏析，降低因为过热应力而出现的内部裂纹等。
但是在生产过程中，电磁搅拌一般用于连铸过程，将电磁搅拌技术直接应用在模铸过程目前还没有。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种模铸电磁搅拌装置及其应用方法。本装置能明显提高模铸量产的钢板质量，提高了钢板的组织的均一性和致密性。本发明通过以下技术方案实现。
一种模铸电磁搅拌装置，包括模铸电磁搅拌底盘1、锭模固定设备2、最内层线圈3、最外层线圈4、铁芯5和环形轭铁6，所述模铸电磁搅拌底盘1顶面中间位置设有能拆卸的柱形锭模固定设备2，模铸电磁搅拌底盘1顶面外围设有环形轭铁6将柱形锭模固定设备2包裹在内部，模铸电磁搅拌底盘1顶面且距柱形锭模固定设备2外表面250-350mm处设有均匀设置围绕在锭模固定设备2外圈的铁芯5，每个铁芯5上采用螺旋缠绕的方式缠绕有最内层线圈3，最内层线圈3外部设有环氧包封物包封，环氧包封物外采用与最内层线圈3相同的螺旋缠绕的方式缠绕有最外层线圈4，铁芯5的上下底面和外围被环形轭铁6包裹。
所述锭模固定设备2直径为600-1200mm，高度为1000-3000mm；锭模固定设备2的材质为铸铁。
所述最内层线圈3以及最外层线圈4中每层线圈与水平方向角度为30-50°，最内层线圈3以及最外层线圈4在顶部设有接线头，接线头均与外部交流电连接。
所述最内层线圈3以及最外层线圈4中间设有与最内层线圈3以及最外层线圈4螺旋缠绕的方式相同的n层中间线圈，每层线圈与下一层线圈之间均设有环氧包封物，中间线圈顶部的接线头均与外部交流电连接。
所述铁芯5直径为100-200mm，高度为1100-3100mm，铁芯5为10-18组。
所述环形轭铁6直径为1200-2300mm，高度为1200-3200mm。
一种模铸电磁搅拌装置的应用方法，其具体步骤如下：
采用石蜡法将钢水从顶部填充到锭模固定设备2中，向最内层线圈3和最外层线圈4或者n层中间线圈接线头处输入电压为550V，频率为50Hz的交流电，输出频率为6-12Hz，通电280-1350min，待温度为1500℃以上的钢水凝固后停止通电，待其冷却至室温形成钢锭，最后将钢锭从柱形锭模固定设备2中取出。
采用石蜡法将钢水填充到常规的模铸模具中时，钢水将迅速冷却，钢锭里会形成柱状晶区，结构容易破坏，使做出来的钢锭性能不理想。而采用石蜡法将钢水填充到发明的模铸电磁搅拌装置中，通过向线圈提供交流电在锭模固定设备对钢水旋转电磁搅拌，通过搅拌使内部钢水不断运动，使钢水凝固过程均匀进行，避免了整个钢锭迅速冷却，导致钢水内部成分的偏析，从而使钢锭成分稳定，通过本发明的模铸电磁搅拌装置可以使钢板的组织的均一性和致密性提高，为轧制性能优良的钢板提供良好的基础。
本发明的有益效果是：
通过本发明的模铸电磁搅拌装置可以使钢板的组织的均一性和致密性提高，为轧制性能优良的钢板提供良好的基础。
附图说明
图1是本发明模铸电磁搅拌装置立体示意图；
图2是本发明模铸电磁搅拌装置A-A面剖视示意图。
图中：1-模铸电磁搅拌底盘，2-锭模固定设备，3-最内层线圈，4-最外层线圈，5-铁芯，6-环形轭铁。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。
实施例1
如图1和2所示，该模铸电磁搅拌装置，包括模铸电磁搅拌底盘1、锭模固定设备2、最内层线圈3、最外层线圈4、铁芯5和环形轭铁6，所述模铸电磁搅拌底盘1顶面中间位置设有能拆卸的柱形锭模固定设备2，模铸电磁搅拌底盘1顶面外围设有环形轭铁6将柱形锭模固定设备2包裹在内部，模铸电磁搅拌底盘1顶面且距柱形锭模固定设备2外表面350cm处设有均匀设置围绕在锭模固定设备2外圈的铁芯5，每个铁芯5上采用螺旋缠绕的方式缠绕有最内层线圈3，最内层线圈3外部设有环氧包封物包封，环氧包封物外采用与最内层线圈3相同的螺旋缠绕的方式缠绕有最外层线圈4，铁芯5的上下底面和外围被环形轭铁6包裹。
其中锭模固定设备2直径为1200mm，高度为3000mm；锭模固定设备2的材质为铸铁。
最内层线圈3以及最外层线圈4中每层线圈与水平方向角度为30°，最内层线圈3以及最外层线圈4在顶部设有接线头，接线头均与外部交流电连接。
最内层线圈3以及最外层线圈4中间设有与最内层线圈3以及最外层线圈4螺旋缠绕的方式相同的n层中间线圈，每层线圈与下一层线圈之间均设有环氧包封物，中间线圈顶部的接线头均与外部交流电连接。
铁芯5直径为200mm，高度为3100mm，铁芯5为10组。
环形轭铁6直径为2300mm，高度为3200mm。
该模铸电磁搅拌装置的应用方法，其具体步骤如下：
采用石蜡法将钢水从顶部填充到锭模固定设备2中，向最内层线圈3和最外层线圈4或者n层中间线圈接线头处输入电压为550V，频率为50Hz的交流电，输出频率为12Hz，通电1350min，待温度为1500℃以上的钢水凝固后停止通电，待其冷却至室温形成钢锭，最后将钢锭从柱形锭模固定设备2中取出。
实施例2
如图1和2所示，该模铸电磁搅拌装置，包括模铸电磁搅拌底盘1、锭模固定设备2、最内层线圈3、最外层线圈4、铁芯5和环形轭铁6，所述模铸电磁搅拌底盘1顶面中间位置设有能拆卸的柱形锭模固定设备2，模铸电磁搅拌底盘1顶面外围设有环形轭铁6将柱形锭模固定设备2包裹在内部，模铸电磁搅拌底盘1顶面且距柱形锭模固定设备2外表面250mm处设有均匀设置围绕在锭模固定设备2外圈的铁芯5，每个铁芯5上采用螺旋缠绕的方式缠绕有最内层线圈3，最内层线圈3外部设有环氧包封物包封，环氧包封物外采用与最内层线圈3相同的螺旋缠绕的方式缠绕有最外层线圈4，铁芯5的上下底面和外围被环形轭铁6包裹。
其中锭模固定设备2直径为600mm，高度为1000mm；锭模固定设备2的材质为铸铁。
最内层线圈3以及最外层线圈4中每层线圈与水平方向角度为40°，最内层线圈3以及最外层线圈4在顶部设有接线头，接线头均与外部交流电连接。
最内层线圈3以及最外层线圈4中间设有与最内层线圈3以及最外层线圈4螺旋缠绕的方式相同的n层中间线圈，每层线圈与下一层线圈之间均设有环氧包封物，中间线圈顶部的接线头均与外部交流电连接。
铁芯5直径为100mm，高度为1100mm，铁芯5为12组。
环形轭铁6直径为1200mm，高度为1200mm。
该模铸电磁搅拌装置的应用方法，其具体步骤如下：
采用石蜡法将钢水从顶部填充到锭模固定设备2中，向最内层线圈3和最外层线圈4或者n层中间线圈接线头处输入电压为550V，频率为50Hz的交流电，输出频率为6Hz，通电280min，待温度为1500℃以上的钢水凝固后停止通电，待其冷却至室温形成钢锭，最后将钢锭从柱形锭模固定设备2中取出。
实施例3
如图1和2所示，该模铸电磁搅拌装置，包括模铸电磁搅拌底盘1、锭模固定设备2、最内层线圈3、最外层线圈4、铁芯5和环形轭铁6，所述模铸电磁搅拌底盘1顶面中间位置设有能拆卸的柱形锭模固定设备2，模铸电磁搅拌底盘1顶面外围设有环形轭铁6将柱形锭模固定设备2包裹在内部，模铸电磁搅拌底盘1顶面且距柱形锭模固定设备2外表面300mm处设有均匀设置围绕在锭模固定设备2外圈的铁芯5，每个铁芯5上采用螺旋缠绕的方式缠绕有最内层线圈3，最内层线圈3外部设有环氧包封物包封，环氧包封物外采用与最内层线圈3相同的螺旋缠绕的方式缠绕有最外层线圈4，铁芯5的上下底面和外围被环形轭铁6包裹。
其中锭模固定设备2直径为900mm，高度为2000mm；锭模固定设备2的材质为铸铁。
最内层线圈3以及最外层线圈4中每层线圈与水平方向角度为50°，最内层线圈3以及最外层线圈4在顶部设有接线头，接线头均与外部交流电连接。
最内层线圈3以及最外层线圈4中间设有与最内层线圈3以及最外层线圈4螺旋缠绕的方式相同的n层中间线圈，每层线圈与下一层线圈之间均设有环氧包封物，中间线圈顶部的接线头均与外部交流电连接。
铁芯5直径为150mm，高度为2100mm，铁芯5为18组。
环形轭铁6直径为1800mm，高度为2200mm。
该模铸电磁搅拌装置的应用方法，其具体步骤如下：
采用石蜡法将钢水从顶部填充到锭模固定设备2中，向最内层线圈3和最外层线圈4或者n层中间线圈接线头处输入电压为550V，频率为50Hz的交流电，输出频率为9Hz，通电815min，待温度为1500℃以上的钢水凝固后停止通电，待其冷却至室温形成钢锭，最后将钢锭从柱形锭模固定设备2中取出。
以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (4)
1.一种模铸电磁搅拌装置的应用方法，其特征在于具体步骤如下：
所述模铸电磁搅拌装置包括模铸电磁搅拌底盘（1）、锭模固定设备（2）、最内层线圈（3）、最外层线圈（4）、铁芯（5）和环形轭铁（6），所述模铸电磁搅拌底盘（1）顶面中间位置设有能拆卸的柱形锭模固定设备（2），模铸电磁搅拌底盘（1）顶面外围设有环形轭铁（6）将柱形锭模固定设备（2）包裹在内部，模铸电磁搅拌底盘（1）顶面且距柱形锭模固定设备（2）外表面250-350mm处设有铁芯（5），铁芯（5）均匀设置围绕在锭模固定设备（2）外圈，每个铁芯（5）上采用螺旋缠绕的方式缠绕有最内层线圈（3），最内层线圈（3）外部设有环氧包封物包封，环氧包封物外采用与最内层线圈（3）相同的螺旋缠绕的方式缠绕有最外层线圈（4），铁芯（5）的上下底面和外围被环形轭铁（6）包裹；
所述最内层线圈（3）以及最外层线圈（4）中每层线圈与水平方向角度为30-50°，最内层线圈（3）以及最外层线圈（4）在顶部设有接线头，接线头均与外部交流电连接；
所述最内层线圈（3）以及最外层线圈（4）中间设有与最内层线圈（3）以及最外层线圈（4）螺旋缠绕的方式相同的n层中间线圈，每层线圈与下一层线圈之间均设有环氧包封物，中间线圈顶部的接线头均与外部交流电连接；
采用石蜡法将钢水从顶部填充到锭模固定设备（2）中，向最内层线圈（3）和最外层线圈（4），或者n层中间线圈接线头处输出电压为550V，频率为50Hz的交流电，通电280-1350min，待温度为1500℃以上的钢水凝固后停止通电，待其冷却至室温形成钢锭，最后将钢锭从柱形锭模固定设备（2）中取出。
2.根据权利要求1所述的模铸电磁搅拌装置，其特征在于：所述锭模固定设备（2）直径为600-1200mm，高度为1000-3000mm；锭模固定设备（2）的材质为铸铁。
3.根据权利要求1所述的模铸电磁搅拌装置，其特征在于：所述铁芯（5）直径为100-200mm，高度为1100-3100mm，铁芯（5）为10-18组。
4.根据权利要求1所述的模铸电磁搅拌装置，其特征在于：所述环形轭铁（6）直径为1200-2300mm，高度为1200-3200mm。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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