[发明专利]一种用于电磁搅拌的气滑结晶器装置及其应用方法

权利要求书

1.一种用于电磁搅拌的气滑结晶器装置，该装置由热顶、压环、节流器、定径环、进气管、结晶器壳体、上密封圈、下密封圈、气体密封圈和电磁搅拌器构成；其中定径环与结晶器壳体径向之间为过盈配合，定径环上方由下至上依次设置节流器、热顶和压环，定径环、结晶器壳体、节流器、热顶和压环为同心配合；压环与结晶器壳体连接；压环在定位热顶的同时，在纵向固定热顶和节流器；进气管中心穿孔，并与结晶器壳体连接；进气管与设置在结晶器壳体上的气孔导通；节流器与结晶器壳体之间通过气体密封圈密封；进气管、气孔与节流器形成一个完整的气体通路；结晶器壳体外部设置电磁搅拌器；结晶器壳体上设置出水口，结晶器壳体通过上密封圈和下密封圈与水箱连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于电磁搅拌的气滑结晶器装置，其特征在于，所述热顶的材质为硅酸铝、氧化铝、氧化镁或氧化硅。

3.根据权利要求1所述的一种用于电磁搅拌的气滑结晶器装置，其特征在于，所述进气管通过螺纹与结晶器壳体固定相连。

4.根据权利要求1所述的一种用于电磁搅拌的气滑结晶器装置，其特征在于，所述节流器为组合式节流器，其由上节流器和下节流器相连构成，二者相连构成储气室。

5.根据权利要求4所述的一种用于电磁搅拌的气滑结晶器装置，其特征在于，所述上节流器上设置有折流反射结构。

6.根据权利要求4所述的一种用于电磁搅拌的气滑结晶器装置，其特征在于，所述下节流器上刻有截面为圆形、椭圆形、三角形、长方形、正方形或梯形的槽，与上节流器配合形成封闭槽。

7.根据权利要求1所述的一种用于电磁搅拌的气滑结晶器装置，其特征在于，所述定径环的材质为石墨、铝合金或铜合金。

8.根据权利要求1所述的一种用于电磁搅拌的气滑结晶器装置，其特征在于，所述定径环与结晶器壳体径向之间过盈配合的过盈量为0.1mm～0.4mm。

9.根据权利要求1所述的一种用于电磁搅拌的气滑结晶器装置，其特征在于，所述定径环内表面润湿角不小于90°，定径环内表面润湿角减去热顶下沿润湿角大于等于10°。

10.根据权利要求1所述的一种用于电磁搅拌的气滑结晶器装置，其特征在于，所述电磁搅拌器为旋转型搅拌或行波搅拌器。

11.如权利要求1～10任意一项权利要求所述的一种用于电磁搅拌的气滑结晶器装置的应用方法，其特征在于，包括如下步骤：

连铸方式采用立式或卧式，进气管通过结晶器壳体上的气孔把气体送入节流器，气体经节流器后在结晶器壳体与熔体之间形成气垫；由热顶、气垫、定径环以及铸坯底部凝固壳或引锭座形成的封闭容器起到约束铝熔体成型的作用，在结晶器壳体内凝固潜热经由气垫、定径环和冷却水带走；通过外加电磁搅拌促进温度场和成分场的均匀化，加快散热，改善铸锭成分和组织均匀性。

12.根据权利要求11所述的一种用于电磁搅拌的气滑结晶器装置的应用方法，其特征在于，通过改变热顶尺寸来满足不同尺寸坯料连铸的要求；通过改变热顶内径和改变热顶与定径环之间间隙大小来改变初始气垫厚度，与弯月面形状匹配。

13.根据权利要求11所述的一种用于电磁搅拌的气滑结晶器装置的应用方法，其特征在于，所述外加电磁搅拌的电磁搅拌形式为旋转式，螺旋式或翻滚式。

14.根据权利要求11所述的一种用于电磁搅拌的气滑结晶器装置的应用方法，其特征在于，通过电磁场对弯月面的作用力使初始凝固点下移，根据计算机模拟和定径环温度测量获得初始凝固点高度确定气垫初始厚度。

15.根据权利要求11所述的一种用于电磁搅拌的气滑结晶器装置的应用方法，其特征在于，包括如下步骤：

首先把引锭座伸入定径环，然后打开气体到预定值，打开冷却水到初始值，随即金属熔体注入流槽，启动牵引结构开始拉铸；然后开启电磁搅拌器；热顶熔体温度稳定后即进入稳定状态；停止牵引前关闭冷却水，停水后停止牵引前关闭电磁搅拌器；停止牵引后移走铸坯，清理结晶器；气体在清理完结晶器后关闭。

16.根据权利要求15所述的一种用于电磁搅拌的气滑结晶器装置的应用方法，其特征在于，所述气体用干燥空气、氩气或氮气。