[发明专利]一种带螺旋磁场的铸造装置和铸造方法

权利要求书

1.一种带螺旋磁场的铸造方法，其特征在于：采用一种带螺旋磁场的铸造装置，包括保温炉(1)、铸型(2)、中间管(3)、升液管(4)和磁场发生器(5)；所述保温炉(1)上部具有升液口(11)和保温炉压缩气体进口(12)，所述铸型(2)内具有型腔(21)，型腔(21)下端具有浇口(22)；所述升液管(4)的下端伸入保温炉(1)内，上端伸出升液口(11)，所述中间管(3)的下端连接升液管(4)，上端连通浇口(22)；

所述磁场发生器(5)包括壳体(51)和磁场发生机构；所述壳体(51)设置在中间管(3)的外侧，其上下端分别与铸型(2)和保温炉(1)密封连接；所述磁场发生机构设置在中间管(3)的周围；

所述磁场发生机构包括磁轭(52)和线圈(53)；所述磁轭(52)环绕布置在壳体(51)的内部的四周，所述线圈(53)设置在磁轭(52)内侧且外接电源；

所述方法包括以下步骤：

一、充型第一阶段

首先进行压力补偿，然后向保温炉(1)中充入压缩气体，在熔体充满中间管(3)前开启磁场，功率为W₁，当熔体到达中间管(3)上端时停止充气，以该充型压力保压5-15s；

二、充型第二阶段

降低磁场功率至W₂，继续向保温炉(1)中充压至熔体充满型腔(21)，直至达到设定压力后进入保压阶段；

三、保压阶段

增大磁场功率至W₃，使熔体向型腔(21)中流动，补缩铸件，浇口(22)处的熔体受到持续搅拌和扰动，在保压阶段的最后5-15s，增大磁场搅拌功率至W₄，其中磁场功率关系为：W₂W₁W₃W₄；

四、取件阶段

当铸件由上至下顺序凝固至下模浇口(22)截面时，关闭磁场并泄压，泄压后待铸件在型腔(21)内冷却至工艺规定要求后，开模取件。

2.根据权利要求1所述的一种带螺旋磁场的铸造方法，其特征在于：所述线圈(53)与中间管(3)之间设置有耐火层(54)。

3.根据权利要求1所述的一种带螺旋磁场的铸造方法，其特征在于：所述中间管(3)的中部直径大于其两端直径。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的一种带螺旋磁场的铸造方法，其特征在于：所述保温炉(1)上装有加热机构(13)。

5.根据权利要求1-3中任意一项所述的一种带螺旋磁场的铸造方法，其特征在于：所述铸型(2)外侧装有密封罩(6)，密封罩(6)上设有密封罩压缩气体进口(61)。

6.根据权利要求2或3所述的一种带螺旋磁场的铸造方法，其特征在于：所述中间管(3)采用耐高温陶瓷材料制备，所述中间管(3)和磁场发生器(5)的数量与升液管(4)的数量相对应，所述铸造装置具有至少一根升液管(4)。

7.根据权利要求5所述的一种带螺旋磁场的铸造方法，其特征在于：当采用密封罩(6)时，还包括以下步骤：充型第一阶段前，同时向保温炉(1)和密封罩(6)内充压0.1-1.0Mpa；充型时，保持密封罩(6)内压力不变，保温炉中压力持续增大；保压时，先以保温炉中充型时的压力保压0-10s，然后密封罩(6)泄压进行差压保压。

8.根据权利要求7所述的一种带螺旋磁场的铸造方法，其特征在于：充型第一阶段中，需对保温炉(1)中的充型压力进行补偿，采用以下公式：

P₁＝ρgH+ΔP

其中，P₁为充型压力；ΔP为第n次充型所需的补偿压力，设备可自动补偿，通常为3s；ρ为保温炉(1)内熔体的密度；g为重力加速度；H为满炉熔体时型腔(21)下表面至液面的高度；n为单个保温炉(1)在不补液情况下可参与铸造的次数；M为单次铸造中填充满所有型腔(21)所需的熔体重量；S为熔体浸入升液管后保温炉中的熔体截面面积，S_坩埚为保温炉内坩埚的直径面积，S_{升液管外径}为所有升液管外径之和，S_{升液管内径}为所有升液管内径之和。