[发明专利]连续铸造制备高取向均匀细晶组织的方法及制备装置

摘要

本发明公开了一种连续铸造制备高取向均匀细晶组织的方法和制备装置，对结晶器内金属熔体施加梯度磁场，在梯度磁场处的结晶器内插入石墨电极，并通入可以调节电流大小和频率的交流电，在梯度磁场下复合交变电场，对结晶器内金属熔体的外场复合作用，实现电磁振荡，增加形核数量，晶核在金属熔体中向下运动的过程中受到磁取向作用，最终形成高取向的细晶组织的金属材料。本发明制备装置包括中间包、水口、结晶器、牵引轧辊、外加磁场施加装置和外加电场施加装置。本发明利用磁场下交流电的振荡效应以及梯度磁场下物质的磁化力效应，获得均匀细晶组织，使晶粒进一步发生取向，形成细小均匀且具有取向的金属凝固组织，提高金属材料的性能和质量。

主权项

1.一种连续铸造制备高取向均匀细晶组织的方法，其特征在于：a. 对结晶器内金属熔体施加梯度磁场：利用强磁体装置产生稳恒的梯度磁场，通过调节强磁体装置相对于结晶器的位置来获得不同磁场梯度，所施加磁场强度B的大小控制在0~14T范围内连续可调，根据不同的熔体形成的晶核种类不同，对应采用所需要的梯度磁场，并将梯度磁场强度因子的大小控制在0～150 T²/m范围内，其中梯度磁场强度因子为磁场强度B与磁场梯度的乘积，z为距离磁场中心的距离；b. 对结晶器内金属熔体施加交变电场：在梯度磁场处的结晶器内插入石墨电极，并通入可以调节电流大小和频率的交流电，在梯度磁场下复合交变电场，使结晶器内的金属熔体处于交变的电场之内，所采用的交流电强度I的范围为0~10000A，交流电频率为10~10000Hz；c. 对结晶器内金属熔体的外场复合作用：通过施加的交流电和外加的稳恒磁场实现电磁振荡作用，增加形核数量，同时结合梯度磁场的磁化力作用促使晶核均匀分布于金属熔体中；d. 形成高取向均匀细晶组织：晶核在金属熔体中向下运动的过程中受到磁取向作用，最终形成高取向的细晶组织的金属材料，晶粒细化作用程度随磁场强度B和电流强度I乘积增大而增加。