[发明专利]一种镁合金变频超声半连续铸造设备

权利要求书

1.一种镁合金变频超声半连续铸造设备，其特征在于，该设备由变频超声系统和半连续铸造系统组成，所述的变频超声系统包括变频超声电源、变频超声换能器、超声波导杆、超声辐射杆、超声冷却装置和精确定位装置，变频超声换能器为压电超声换能器或磁致伸缩超声换能器；对于压电超声换能器，超声冷却装置为气体冷却装置；对于磁致伸缩超声换能器，超声冷却装置为循环水冷却装置；变频超声换能器、超声波导杆、超声辐射杆按自上而下依次设置，变频超声换能器、超声波导杆、超声辐射杆固定在精确定位装置上，通过精确定位装置实现三维精确定位和移动，超声辐射杆插入镁合金熔体内部，超声冷却装置位于精确定位装置上；所述的半连铸系统包括熔炼炉、中间包、结晶器，结晶器固定于铸造平台之上，浇铸前将引锭装置伸入结晶器内部，熔炼炉与中间包之间通过导液管连通，熔体经结晶器后，在引锭装置顶部形成镁合金锭坯；在半连续铸造过程中，变频超声系统产生频率实时极速变化的变频超声场，在结晶器内熔体凝固过程中，实现全体镁合金熔体均处于连续变频率超声场处理之下。

2.根据权利要求1所述的镁合金变频超声半连续铸造设备，其特征在于，变频超声换能器和超声波导杆通过螺纹紧密连接，超声波导杆和超声辐射杆通过螺纹紧密连接。

3.根据权利要求1所述的镁合金变频超声半连续铸造设备，其特征在于，中间包设有中间包浇嘴通道、流量控制头、中间包外壁、中间包保温层、气环，中间包的顶部设置气环，中间包的气环一端与保护气体气罐相连，气环内圆一侧设有气孔，保护气通过气环通入中间包中；中间包的侧面和底面均为由外到内的三层结构：中间包外壁、中间包保温层和中间包内壁，中间包的侧面设置中间包浇嘴通道，中间包浇嘴通道与中间包内腔之间开设出口并由流量控制头控制出口大小。

4.根据权利要求1所述的镁合金变频超声半连续铸造设备，其特征在于，对于压电变频超声系统，压缩空气经由管道通入气体冷却装置，制冷后导入超声换能器工作区域，保证设备在良好的环境下工作；气体冷却装置采用涡流冷却管或冷却箱，所述的冷却箱包括冷却箱体和气管，气管的一端为进气口，气管的另一端为出气口，冷却箱体中放置干冰或导入液氮；对于磁致伸缩变频超声系统，循环冷却水经由水泵和冷却管道进入超声换能器，对其进行冷却以保障其温度工作环境。

5.根据权利要求1所述的镁合金变频超声半连续铸造设备，其特征在于，熔炼炉分别与加压系统和加热控温系统连接，中间包和结晶器分别与保护气系统连接，结晶器与变频超声系统连接。

6.根据权利要求1所述的镁合金变频超声半连续铸造设备，其特征在于：变频超声电源与电脑由电缆连接，其超声波功率、频率和频率变化速率均由软件控制，根据不同牌号的镁合金及不同铸造条件所改变；变频超声电源提供持续变化、震荡的信号，并通过超声换能器转化为超声波，变频超声系统提供的超声基本频率为15kHz～25kHz，频率变化范围为±2，超声频率变化速率范围为20～500次/秒，超声功率范围为0.5～6kW。

7.根据权利要求1所述的镁合金变频超声半连续铸造设备，其特征在于：超声换能器生成的持续变频超声波经由超声波导杆聚能导入超声辐射杆，超声辐射杆插入结晶器内的镁合金熔体液面以下，将该变频超声场导入镁合金熔体，随着引锭装置拉坯的进行，实现全体积熔体变频超声处理。

8.根据权利要求7所述的镁合金变频超声半连续铸造设备，其特征在于：超声辐射杆插入位置及插入深度根据不同铸造条件和合金牌号而改变。

9.根据权利要求1所述的镁合金变频超声半连续铸造设备，其特征在于：精确定位装置采用超声架或机械手，超声辐射杆的定位由步进电机控制的可实现三维精确定位并维持稳定的超声架控制，或者超声辐射杆的定位由可实现升降、旋转和移动功能的机械手来控制。