[实用新型]一种镁合金棒材功率超声半连续铸造及探伤装置

说明书

技术领域

本实用新型属于冶金及金属材料制备领域，特别是涉及一种镁合金棒材功率超声半连续铸造及探伤装置。

背景技术

镁合金被称为“21世纪的绿色工程材料”，具有密度小，比强度、比刚度高，电磁屏蔽能力强，切削加工性能好，铸造性能优良以及易回收等优点，被广泛应用于航空航天、汽车及电子领域。

半连续铸造的基本原理是将金属熔体浇入由循环水冷却的结晶器中，当熔体开始凝固成坯壳后，通过牵引装置把其拉出结晶器，并继续喷水冷却，从而得到铸锭。半连续铸造方法具有生产率高，铸造成本低，操作简单等优点，经过多年的发展和改进，已成为工业上广泛采用的有色金属铸棒生产方法。

半连续铸棒的显微组织具有以下缺点，如晶粒粗大，组织不均匀，存在化学成分偏析等，严重影响半连续铸棒力学性能和变形性能。另外，由于生产铸棒时冷却速度过快，在铸棒内产生较大内应力，易产生热裂纹等缺陷。若缺陷在后续变形加工中被扩大，对设备安全运行构成较大隐患，因此应尽量在变形加工前发现缺陷，并将不合格铸棒进行报废处理。

由于细化晶粒可有效提高铸棒的力学性能和变形性能，因此对如何细化半连续铸棒的组织，开展了许多的研究，但是只通过改进半连续铸造过程中的浇注温度、铸造速度和冷却条件等，效果有限，并不能大幅细化铸棒晶粒。

超声波检测作为一种无损检测方法，具有穿透能力强、灵敏度高、缺陷定位准确、检测成本低、速度快、对人体及环境无害等优点，被广泛应用于金属等材料的缺陷检测。

近年来，在半连续铸造过程中应用超声场进行细化晶粒的技术得到快速发展，已成为一种有效改善铸锭凝固组织和力学性能的重要方法。美国的VladimirIvanovich等人发明了轻合金的超声波连铸铸造方法，并通过实验验证其细化晶粒的效果；北京有色金属研究总院的张康等人对超声波处理对镁合金铸态组织的影响进行了研究，通过实验验证超声处理可起到降低晶粒尺寸、均匀化组织的效果；东北大学的邵志文对镁合金熔体超声处理的空化效应进行了研究，得出有效空化区域为超声发射面前的一个旋转椭球体，其深度最大值随着超声功率的增加而增加。

同时，利用超声波对连铸件进行在线超声波无损探伤也取得了一定的进展。日本昭和电工株式会社的小田岛康秀发明了利用相控阵型超声波探头发出的纵波斜角波和纵波垂直波，在水平连铸的铸模出口附近对铸棒进行超声波探伤检查的方法，使用两个探头即可实现铸棒的周向全检测；德东电工机械制造有限公司的张大海等人发明了一种连铸连轧生产线的无损探伤装置及其探伤方法，将涡流探伤仪和超声波探伤仪放置在运行与轨道上的滑车内，利用超声波和涡流进行铸轧件的探伤。

尽管上述单位或个人对超声细化晶粒或超声无损探伤进行了细致的研究工作，但都没有将二者结合起来，往往只关注其中一个方面。本实用新型将克服这个壁垒，将超声细化晶粒和超声无损探伤结合，节约资源，大大提高生产效率。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种镁合金棒材功率超声半连续铸造及探伤装置，其是连铸生产线的超声半连续铸造和超声无损探伤装置，能达到细化晶粒、早发现早处理内部有缺陷铸件的目的，从而提高镁、铝等连铸件的合格率和生产率，避免人力和物力的浪费。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种镁合金棒材功率超声半连续铸造及探伤装置，用于对镁、铝等连铸生产线的合金熔体进行超声细化晶粒作用和对生产出的铸件进行无损探伤检测，其包括功率超声发生装置、超声波探伤处理系统和立式直接水冷半连续铸造机，所述功率超声发生装置包括超声波发生器、超声分时振动控制系统和三个同规格的超声发射部件构成，且超声波发生器和超声分时振动控制系统通过电缆连接，超声分时振动控制系统分别与三个同规格的超声发射部件通过电缆连接；所述超声发射部件包括依次螺纹连接的超声波换能器、超声波变幅杆和工具头，超声波换能器通过电缆与超声分时振动控制系统连接，工具头插入合金熔体内；所述超声波探伤处理系统包括依次通过电缆连接的超声波接收传感器、信号处理和判定模块和超声探伤显示屏，超声波接收传感器通过环形定位装置均布于铸棒外周向侧；所述立式直接水冷半连续铸造机包括合金熔体、铸棒、结晶器和引锭装置，结晶器位于滑轨之上，可左右移动，浇注前将引锭装置深入结晶器内部。

所述的一种镁合金棒材功率超声半连续铸造及探伤装置，其中，三个同规格的超声发射部件沿直径方向排列，中间的超声发射部件位于铸棒截面的圆心处，另两个位于其左右1/2半径处。