專利名稱：銅管坯水平電磁連鑄結晶器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種銅管坯電磁連鑄結晶器。
傳統銅管坯連鑄中，管坯的凝固組織粗大，基本為柱狀晶，致密度低，易于產生偏析，降低產品質量，鑄坯表面粗糙，須經銑面，使成材率降低。
本發(fā)明是在水平連鑄銅管坯過程中施加多種交變電磁場，利用電磁場產生電磁攪拌力、電磁激振力和電磁約束力，從而細化晶粒組織，均勻成分分布，改善表面質量。
本發(fā)明的目的是這樣實現的在結晶器壁周圍一并繞有電磁攪拌線圈和電磁約束線圈與電磁激振線圈，分別通入交變(單向和三相或雙相)和脈沖電流，在結晶器內產生交變和脈沖磁場，使得結晶器中的液態(tài)金屬在受到電磁攪拌力的作用而被攪拌的同時，受到電磁激振力與電磁約束力作用。電磁攪拌和電磁激振使得液態(tài)金屬的凝固組織細化和成分均勻，電磁約束力改善鑄坯表面質量。根據合金特點可單獨使用一種磁場，也可多種磁場組合使用。結晶器壁為多層結構，其內層為含碳、或含BN、或含SiO2、或含Al2O3、或含ZrO、或含SiC的材料，外層為金屬材料，并且由金屬材料制成的外層為分瓣結構或者切縫結構。即，各分瓣的交界面或者切縫有一段與結晶器的豎直軸成一定的傾斜角，以使交變電磁場穿透該層進入結晶器，使液態(tài)金屬受到各種電磁力的作用。
本發(fā)明的具體結構和過程由以下實施例及其附圖給出。
圖1、圖2和圖3是根據本發(fā)明提出的水平電磁連鑄金屬管坯結晶器的結構圖。下面結合圖1、圖2和圖3詳細說明依據本發(fā)明提出的具體結構細節(jié)和工作情況。
本發(fā)明的結晶器壁3為多層結構，內層2由含碳、或含BN、或含SiO2、或含Al2O3、或含ZrO2、或含MgO、或含SiC的材料，外層4為金屬材料。芯棒11與內層2連接，在內層上有開口1，以使銅液進入結晶器內腔12，并在其中凝固成管坯10。
為使交變電磁場穿透結晶器金屬壁4，金屬壁4為分瓣結構或者切縫結構，分瓣的交界面或者切縫14和15相對于結晶器的豎直軸成一定的傾斜角，或者成折線，其傾斜角度從0°到±180°。其縫隙的寬度可從0.001mm到20mm。在連鑄結晶器壁的外周，一并繞有攪拌電磁感應線圈5與激振電磁感應線圈6和約束電磁感應線圈7，這些線圈由導電材料制成。為提高電磁場的效率，在上述感應線圈的外側有導磁材料制成的磁軛16。這些線圈可并列排布在結晶器壁3外周，也可重疊排布在結晶器壁3外周。通入攪拌線圈5的交變電流頻率和和通入激振線圈6的脈沖電流頻率均為0.1Hz到5000Hz，通入約束線圈7的電流頻率為30Hz到30萬Hz。所產生的交變或脈沖電磁場透過結晶器壁4進入結晶器的內腔12作用到液態(tài)金屬上，使液態(tài)金屬受到攪拌力、約束力和激振力，從而減少液態(tài)金屬和鑄坯與結晶器壁的接觸與摩擦、細化結晶晶粒、均勻溫度和成分，提高鑄坯內外質量。
本發(fā)明安裝在銅液連鑄的中間保溫爐或熔煉爐的爐壁13上。
權利要求
1.一種在銅管坯水平連鑄中同時采用電磁攪拌和電磁激振與電磁約束銅液的結晶器，其特征在于在結晶器壁3外周繞有攪拌電磁感應5和激振電磁感應線圈6與約束電磁感應線圈7，這些線圈由導電材料制成；這些線圈內通入交變電流或脈沖電流或幅值變化的電流，通入電磁攪拌線圈5的電流頻率在0.1Hz到5000Hz，通入激振電磁感應線圈6的電流頻率在0.1Hz到5000Hz，通入約束電磁感應線圈7的電流頻率在30Hz到30萬Hz；根據銅合金的特點，在結晶器壁外層4外周內可繞有攪拌電磁感應5、激振電磁感應線圈6和約束電磁感應線圈7中的一種或多種。
2.該結晶器的特征還在于結晶器壁3具有多層結構，內層2為含碳、或含BN、或含SiO2、或含Al2O3、或含SiC、或含ZrO2、或含MgO的材料，外層4為金屬材料；或者在金屬材料4的內壁上涂、或鍍、或噴、或滲上一層含碳、或含BN、或含SiO2、或含Al2O3、或含SiC、MgO、或含ZrO2的材料。
3.該結晶器的特征還在于結晶器壁的金屬材料層4為分瓣或切縫結構，分瓣的交界面或者切縫14和15相對于結晶器的豎直軸成一定的傾斜角，或者成折線，其傾斜角度從0℃到±180℃。其縫隙的寬度可從0.001mm到20mm。
4.該結晶器的特征還在于在攪拌電磁感應5、激振電磁感應線圈6和約束電磁感應線圈7的外側有導磁材料制成的磁軛16。
全文摘要
本發(fā)明為一種銅管坯水平電磁連鑄結晶器，它是由結晶器內層2、外層4、攪拌電磁感應線圈5、激振電磁感應線圈6、約束電磁感應線圈7、上述電磁線圈外側的磁軛16和結晶器壁外層4上的縫隙14、15所構成。上述線圈或并列放置，或重疊放置，或只放置其中一種或兩種線圈。
文檔編號B22D11/045GK1456403SQ0211940
公開日2003年11月19日 申請日期2002年5月10日 優(yōu)先權日2002年5月10日
發(fā)明者任忠鳴, 鄧康 申請人:上海上大眾鑫科技發(fā)展有限公司