[发明专利]一种超大规格铝合金铸锭的制备装置及方法

权利要求书

1.一种超大规格铝合金铸锭的制备装置，其特征在于：该装置包括熔体处理器、升降机构、热顶、结晶器、水箱和引锭；所述的热顶安装在结晶器上方，所述的引锭置于结晶器下方，所述的结晶器安装在水箱上，所述的熔体处理器与升降机构相连接，所述的升降机构固定于水箱上，铸造过程中通过升降机构将熔体处理器置于热顶和/或结晶器的内部；所述的熔体处理器包括电磁线圈、保温单元、冷却单元和支撑单元；所述的电磁线圈固定于支撑单元内部，所述的保温单元固定于支撑单元外部，所述的冷却单元固定于支撑单元下部。

2.根据权利要求1所述的超大规格铝合金铸锭的制备装置，其特征在于：所述的电磁线圈由实芯铜导线或铜管绕制而成，实芯铜导线或铜管外围由绝缘橡胶包裹，所述的电磁线圈为产生旋转磁场的电磁线圈、产生行波磁场的电磁线圈或产生复合磁场的电磁线圈。

3.根据权利要求1所述的超大规格铝合金铸锭的制备装置，其特征在于：所述的保温单元由陶瓷或石棉材料制成，厚度为10mm～50mm，固定于支撑单元侧面的外部。

4.根据权利要求1所述的超大规格铝合金铸锭的制备装置，其特征在于：所述的冷却单元由高导热壳体和底部空心管组成，空心管螺旋盘绕于高导热壳体内部并与其接触，空心管的入口和出口分别延伸至支撑单元顶部之上；所述的高导热壳体由铜合金或石墨材料制成；所述的空心管由铜合金或不锈钢材料制成；空心管内采用的冷却介质为空气、氮气、水或油。

5.根据权利要求1所述的超大规格铝合金铸锭的制备装置，其特征在于：所述的支撑单元由不锈钢或铝合金材料制成，所述的支撑单元顶部设置有进水口和出水口，所述的支撑单元上部设有凸起部分。

6.一种超大规格铝合金铸锭的制备方法，包括如下步骤：采用权利要求4所述的制备装置，在铸锭半连续铸造过程进入稳定状态后，首先将熔体处理器通过升降机构深入到热顶和结晶器内；然后使冷却介质从空心管入口进入，螺旋下降到达底部空心管，沿空心管出口流出，冷却介质通过冷却单元底部的高导热壳体与熔体换热，实现对内部合金熔体的强制冷却；最后对熔体处理器的电磁线圈施加交变电流，产生自内而外的电磁搅拌力，通过与合金熔体冷却的耦合作用，进一步加速熔体的换热和传质，均匀合金熔体的温度场和成分场，实现超大规格铝合金铸锭的细晶均质铸造。

7.根据权利要求6所述的超大规格铝合金铸锭的制备方法，其特征在于：所述的高导热壳体底部与结晶器结晶带位置或底部平齐，所述的熔体处理器数量为一个或多个。

8.根据权利要求6所述的超大规格铝合金铸锭的制备方法，其特征在于：工作过程中对电磁线圈施加交变电流，电磁线圈的安匝数为5000～20000At，施加的电流频率为0.5～50Hz。

9.根据权利要求6所述的超大规格铝合金铸锭的制备方法，其特征在于：工作过程中对冷却单元施加强制冷却，空心管中的冷却介质为空气、氮气或水，冷却介质流量为0～2500L/min，冷却强度为100～5000W/(m²·k)。