[实用新型]利用稳恒磁场优化金属凝固组织的复合电渣熔铸装置

权利要求书

1.一种利用稳恒磁场优化金属凝固组织的复合电渣熔铸装置，由电渣重熔装置和连铸装置结合而成，包括金属自耗电极（1）、电缆(12)、调压调频交流电源（4）、结晶器（2）、结晶器水冷套（11）、二次水冷喷嘴（8）和连铸引锭机构滚轮（9），熔融渣液位于结晶器（2）内腔中，形成熔融渣池（6），在结晶器（2）内的熔融渣池（6）下方的金属熔体凝固形成连铸坯（5），金属自耗电极（1）和连铸坯（5）皆通过所述电缆(12) 分别连接到所述调压调频交流电源(4)上，所述金属自耗电极（1）的底端与熔融渣池（6）相互接触，使金属自耗电极（1）、熔融渣池（6）、金属熔体、连铸坯（5）内的金属液芯、连铸坯（5）和所述调压调频交流电源(4)依次连通形成交变电流的回路，所述结晶器水冷套（11）直接对结晶器（2）冷却，所述结晶器水冷套（11）具有水冷套进水口（7）和水冷套出水口（10），所述二次水冷喷嘴（8）喷射的冷却水对连铸二冷区段的连铸坯（5）表面进行冷却，连铸引锭机构滚轮（9）牵引连铸坯（5），使凝固的连铸坯（5）从所述结晶器（2）的底端出口拉出，其特征在于：在所述水冷结晶器（2）的内管的外围设置能施加外加稳恒磁场的磁体（3），使整个金属液和连铸坯（5）的液固凝固界面（14）区域处于外部施加的稳恒磁场的稳恒调制磁力线（17）作用之下，使稳恒调制磁力线（17）的方向与连铸坯的（5）轴向成正交角度设置，同时通过所述调压调频交流电源（4）对整个液固凝固界面（14）区域的金属熔体施加交变电流，当被通入的交变电流流经整个连铸坯（5）的未凝固区域的液态金属时，与外加稳恒磁场相互作用，使整个连铸坯（5）的未凝固区域的液态金属受到多方向交变的洛伦兹力（15）的搅拌和激振作用，促使液固凝固界面（14）前沿的液态金属中形成微区流场（16），使合金熔池形成时而顺时针、时而逆时针微区环流，从而搅拌和激振整个连铸坯（5）的未凝固区域的液态金属，打碎整个连铸坯（5）的未凝固区域的液态金属的凝固前沿的树枝晶（13），从而细化连铸坯（5）的凝固组织。

2.根据权利要求1所述的利用稳恒磁场优化金属凝固组织的复合电渣熔铸装置，其特征在于：所述磁体（3）为永久磁铁、具有多级磁轭的电磁铁或具有多极的超导磁体。

3.根据权利要求2所述的利用稳恒磁场优化金属凝固组织的复合电渣熔铸装置，其特征在于：所述磁体（3）至少2组永磁铁块环组构成，相邻组的永磁铁块环组之间呈等角度布局，每组永磁铁块环组产生N极对N极或N极对S极的稳恒调制磁力线（17），形成外加稳恒磁场，每组永磁铁块环组的磁体轴向与连铸坯（5）轴向之间互相平行或相互形成夹角。

4.根据权利要求3所述的利用稳恒磁场优化金属凝固组织的复合电渣熔铸装置，其特征在于：相邻组的永磁铁块环组的磁体（3）N极和S极交替排布。

5.根据权利要求1～4中任意一项所述的利用稳恒磁场优化金属凝固组织的复合电渣熔铸装置，其特征在于：所述磁体（3）设置于电渣连铸用所述结晶器（2）的内管的外侧，且设置于所述结晶器水冷套（11）的内围或所述结晶器水冷套（11）之中，对所述结晶器（2）内部产生稳恒磁场。

6.根据权利要求1～4中任意一项所述的利用稳恒磁场优化金属凝固组织的复合电渣熔铸装置，其特征在于：所述金属自耗电极（1）为单个的单相母电极、至少2个的双相电极或至少2个的三相电极。

7.根据权利要求1～4中任意一项所述的利用稳恒磁场优化金属凝固组织的复合电渣熔铸装置，其特征在于：所述结晶器（2）的上方设置合金元素加入口。

8.根据权利要求1～4中任意一项所述的利用稳恒磁场优化金属凝固组织的复合电渣熔铸装置，其特征在于：所述结晶器（2）的上方设置气体保护罩或真空罩。

9.根据权利要求1～4中任意一项所述的利用稳恒磁场优化金属凝固组织的复合电渣熔铸装置，其特征在于：所述电缆(12)为水冷电缆。

10.根据权利要求1～4中任意一项所述的利用稳恒磁场优化金属凝固组织的复合电渣熔铸装置，其特征在于：所述结晶器（2）的内管的横截面形状为圆形、方形、板型、非圆且非方的异型截面。