CN113477896B - 一种用于半连续铸造电磁能晶粒细化预处理槽 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于半连续铸造电磁能晶粒细化预处理槽，包括槽体和盖设在槽体上的保温盖，在槽体相对的两槽壁上设有两个连通口，在保温盖和槽体上固定设有至少一对U型硅钢铁芯，每对U型硅钢铁芯的四个端柱均两两处在同一直线，在U型硅钢铁芯的每个端柱上均绕设有磁感应线圈，磁感应线圈的两端与电源连接。本发明通过设置槽体、保温盖以及槽体和保温盖上的U型硅钢铁芯，U型硅钢铁芯绕设磁感应线圈，为磁感应线圈通入脉冲电流后产生脉冲磁场，脉冲磁场瞬时产生较大磁通量，从而获得的脉冲电磁能，用来处理熔体，使铸体晶粒细化。在使用时槽体放置于流槽和浇铸盘之间，可以减缓流速增加处理时间，从而提高形核率。
Description
技术领域：
本发明涉及一种预处理槽，尤其涉及一种用于半连续铸造电磁能晶粒细化预处理槽。
背景技术：
在铝及铝合金的加工应用中，为了达到满意的效果，对其组织和性能提出了严格的要求。具有均匀细小的晶粒组织可以使得材料的强度和延伸率得到显著提高，同时减小材料的热裂倾向。
目前工业上常用的凝固组织微细化方法主要有化学法、热控法。化学法是向液态金属中添加晶粒细化剂或者晶粒生长抑制剂从而达到细化晶粒的方法。晶粒细化剂的作用是强化非均质生核过程。它可以直接作为外加晶核的生核剂，是一些与欲细化相有界面共格对应关系的高熔点物相或同类金属碎粒。他们在液态金属中可以作为欲细化相的有效衬底而促进非均质形核。添加晶粒生长抑制剂可以降低晶粒的长大速度，使生核数量相对提高而获得细小的等轴晶组织。它引入的表面活性元素在晶体面上的吸附量不同，这样不仅改变了晶体生长时各晶面的相对生长速度，而且促进了枝晶游离和增值，从而改变晶粒的数目和形态。
热控法是在凝固过程中采用较低的熔体处理温度和浇注温度，并且控制模温和降低熔体与壳型之间的温度梯度来细化凝固组织。热控法主要包括提高冷却速度和低过热度浇铸等。
电磁能处理技术改善铸态组织在提升金属材料组织及性能方面属于突破性技术。该技术从材料相变本源出发，通过影响相变过程中的能量变化，从而影响相变动力学，改善组织。金属凝固行为属于材料相变过程，而相变过程中的结晶行为均伴随着能量的变化，即相变需要能量才能顺利进行。在经典相变理论中，结构起伏、成分起伏和能量起伏是发生相变的必要条件，其中改变或增加能量起伏有利于相变的进行。电磁以能量形式作用在材料相变过程中，势必会对能量起伏产生影响，进而影响相变进程。但是，现有的电磁能处理装置多数停留在实验阶段，应用在工业铝合金成型过程中的效果并不显著，因此亟需研发一种能够细化金属凝固组织，提高产品质量的工业化电磁能处理装置。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种用于半连续铸造电磁能晶粒细化预处理槽。
本发明由如下技术方案实施：一种用于半连续铸造电磁能晶粒细化预处理槽，其包括槽体和盖设在所述槽体上的保温盖，在所述槽体相对的两槽壁上设有两个连通口，在所述保温盖和槽体上固定设有至少一对U型硅钢铁芯，每对所述U型硅钢铁芯分别固定在所述保温盖和所述槽体上，每对所述U型硅钢铁芯的四个端柱均两两处在同一直线，在所述U型硅钢铁芯的每个端柱上均绕设有磁感应线圈，所述磁感应线圈的两端与电源连接。
进一步的，设置于所述保温盖上部的U型硅钢铁芯，其两个端柱贯穿所述保温盖，并置于所述槽体内。
进一步的，所述磁感应线圈为中空铜管，所述中空铜管与冷却气源连通。
进一步的，在所述槽体内部竖直设有挡流板。
进一步的，在所述槽体内部竖直设有多块挡流板，且多块所述挡流板相错设置在所述槽体内，所述挡流板所在平面均与两个所述连通口之间的连线相交。
进一步的，在所述槽体的槽壁内部设有电阻丝和热电偶。
进一步的，在所述保温盖上部设有吊钩。
进一步的，在所述保温盖的下部边缘位置设有与所述槽体卡接的凹槽。
进一步的，所述U型硅钢铁芯为多层高磁感取向硅钢叠片而成。
进一步的，所述槽体为矩形结构，两个所述连通口分别开设在相对的两个槽壁中部，在所述槽体内部中间位置以及靠近两个连通口的位置设有四个挡流板，所述挡流板的板面与两个连通口之间的连线垂直。
进一步的，所述槽体的尺寸为长300～1000mm，宽200～900mm，高100～500mm。
本发明的优点：
1、本发明通过设置槽体、保温盖以及槽体和保温盖上的U型硅钢铁芯，U型硅钢铁芯绕设磁感应线圈，为磁感应线圈通入脉冲电流后产生脉冲磁场，脉冲磁场瞬时产生较大磁通量，从而获得的脉冲电磁能，用来处理熔体，使铸体晶粒细化。在使用时槽体放置于流槽和浇铸盘之间，可以减缓流速增加处理时间，从而提高形核率。
2、本方案考虑到磁场在空间中呈指数倍衰减，故在保温盖和槽底均设置了U型硅钢铁芯和磁感应线圈，极大地提高了工作效率，短时间内处理大量熔体。
3、本发明设置有保温盖、热电偶和电阻丝，可以减缓温度的损失，能始终保持在液相线温度以上30℃～40℃之间的最佳浇铸温度，能够达到优良的电磁能处理效果。
附图说明：
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例1一种用于半连续铸造电磁能晶粒细化预处理槽的示意图；
图2为图1的局部剖视图；
图3为实施例1一种用于半连续铸造电磁能晶粒细化预处理槽的槽体示意图；
图4为实施例1一种用于半连续铸造电磁能晶粒细化预处理槽的保温盖示意图；
图5为实施例1一种用于半连续铸造电磁能晶粒细化预处理槽的一个使用状态图；
图6为实施例1一种用于半连续铸造电磁能晶粒细化预处理槽的另一个使用状态图；
图7为实施例1一种用于半连续铸造电磁能晶粒细化预处理槽的磁通示意图。
图8为实施例1中多层高磁感取向硅钢叠片而成的U型硅钢铁芯示意图。
图中：槽体1，保温盖2，预设孔3，吊钩4，连通口5，U型硅钢铁芯6，磁感应线圈7，挡流板8。
具体实施方式：
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种用于半连续铸造电磁能晶粒细化预处理槽，包括矩形的槽体1和盖设在槽体1上的保温盖2，槽体1的尺寸长×宽×高为800mm×600mm×200mm。槽体1固定在专用支架上，四周设有预设孔3，用于放置保温专用电阻丝及热电偶，外部采用304奥氏体不锈钢包裹，保证其强度。
保温盖2外部采用304奥氏体不锈钢包裹，支撑其整体结构，并设有吊钩4，内部是耐高温材料，起到保温的效果。根据实际铸造速度、流量等特征，保温盖2的尺寸长×宽×高为800mm×600mm×50mm，边缘设有10mm凹槽方便将保温帽放入到槽体1上；
在槽体1相对的两槽壁上设有两个连通口5，连通口5上设有螺栓连接装置；在保温盖2和槽体1上固定设有两对U型硅钢铁芯6，U型硅钢铁芯6，直径为50mm，两个端柱的中心距离为300mm。每对U型硅钢铁芯6的四个端柱均两两处在同一直线，在U型硅钢铁芯的每个端柱上均绕设有中空铜管磁感应线圈7，磁感应线圈7的两端与电源连接，磁感应线圈7与压缩气源连通，磁感应线圈7采用压缩空气降温；在槽体内部中间位置以及靠近两个连通口5的位置设有四个挡流板8，挡流板8厚度30mm，挡流板8的板面与两个连通口5之间的连线垂直，可以降低流速使熔体停留时间加大。
本实施例中，位于保温盖2上的U型硅钢铁芯6，其两个端柱贯穿保温盖2，并置于槽体1内，端柱底端距熔体表面10mm左右。
每个U型硅钢铁芯6自身可以形成闭合的回路的磁场来处理熔体，但也可以两个上下U型硅钢铁芯之间可以调控脉冲电源和线圈缠绕方式，来使两个U型硅钢铁芯之间的磁通连接。槽体1是由304奥氏体不锈钢包裹的，槽体1本身不具有磁导性，磁场不会被槽体1导走。
工作原理：
使用时，将槽体1的两个连通口5分别与半连续铸造系统的流槽和浇铸盘通过螺栓连接，中空铜管磁感应线圈7接通压缩气，并通脉冲电流，释放磁场；熔体从流槽内流入槽体1，由于纵截面变大且挡流板8阻挡，在槽体1内停留时间增加；熔体在槽体1内经过时，受顶底复合式双脉冲磁场作用，提高了形核率；同时热电偶实时监测槽壁温度，间接反应熔体温度，并通过电阻丝为熔体加热，对熔体进行温度补偿，使熔体温度始终保持在液相线温度以上30℃～40℃之间，以达到优良的电磁能处理效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种用于半连续铸造电磁能晶粒细化预处理槽，其特征在于，其包括槽体和盖设在所述槽体上的保温盖，在所述槽体相对的两槽壁上设有两个连通口，在所述保温盖和槽体上固定设有至少一对U型硅钢铁芯，每对所述U型硅钢铁芯分别固定在所述保温盖和所述槽体上，每对所述U型硅钢铁芯的四个端柱均两两处在同一直线，在所述U型硅钢铁芯的每个端柱上均绕设有磁感应线圈，所述磁感应线圈的两端与电源连接；
设置于所述保温盖上部的U型硅钢铁芯，其两个端柱贯穿所述保温盖，并置于所述槽体内；在所述槽体内部竖直设有多块挡流板，且多块所述挡流板相错设置在所述槽体内，所述挡流板所在平面均与两个所述连通口之间的连线相交。
2.根据权利要求1所述的一种用于半连续铸造电磁能晶粒细化预处理槽，其特征在于，所述磁感应线圈为中空铜管，所述中空铜管与冷却气源连通。
3.根据权利要求1所述的一种用于半连续铸造电磁能晶粒细化预处理槽，其特征在于，在所述槽体的槽壁内部设有电阻丝和热电偶。
4.根据权利要求1所述的一种用于半连续铸造电磁能晶粒细化预处理槽，其特征在于，在所述保温盖上部设有吊钩。
5.根据权利要求1所述的一种用于半连续铸造电磁能晶粒细化预处理槽，其特征在于，在所述保温盖的下部边缘位置设有与所述槽体卡接的凹槽。
6.根据权利要求1所述的一种用于半连续铸造电磁能晶粒细化预处理槽，其特征在于，所述U型硅钢铁芯为多层高磁感取向硅钢叠片而成。
7.根据权利要求1所述的一种用于半连续铸造电磁能晶粒细化预处理槽，其特征在于，所述槽体为矩形结构，两个所述连通口分别开设在相对的两个槽壁中部，在所述槽体内部中间位置以及靠近两个连通口的位置设有四个挡流板，所述挡流板的板面与两个连通口之间的连线垂直。
8.根据权利要求7所述的一种用于半连续铸造电磁能晶粒细化预处理槽，其特征在于，所述槽体的尺寸为长300～1000mm，宽200～900mm，高100～500mm。
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