[发明专利]复合磁场制备大规格细晶均质铝合金铸锭的装置及方法

权利要求书

1.一种复合磁场制备大规格细晶均质铝合金铸锭的装置，其特征在于包括结晶器、热顶13、外感应线圈11、内感应线圈单元和引锭8；外感应线圈11位于结晶器冷却水套10内部；结晶器外套内壁镶嵌有石墨环12；内感应线圈单元由内感应线圈9、导磁套筒2和绝热套1组成，导磁套筒2内部设有隔板，隔板上的冷却介质进口管14和冷却介质出口管15穿过隔板并与内感应线圈单元的外部连通，用于流通冷却介质；隔板下方为封闭的空腔，内感应线圈9位于该空腔内；绝热套1镶嵌在导磁套筒2外壁，内感应线圈9通过导线与电源的两极连接。

2.根据权利要求1所述的一种复合磁场制备大规格细晶均质铝合金铸锭的装置，其特征在于所述的内感应线圈9位于工作预设位置时，其底端位于石墨环12上沿上方200mm以下，石墨环12上沿下方150mm以上的范围内。

3.根据权利要求1所述的一种复合磁场制备大规格细晶均质铝合金铸锭的装置，其特征在于所述的内感应线圈9材质为耐热铜管或扁铜线，匝数为3～50匝；其中当内感应线圈9材质为耐热铜管时，冷却介质进口管14和冷却介质出口管15与内感应线圈为一体结构。

4.根据权利要求1所述的一种复合磁场制备大规格细晶均质铝合金铸锭的装置，其特征在于所述的导磁套筒2的材质为铁、硅钢、铁铝系合金、铁钴系合金、铁氧体或超导材料。

5.根据权利要求1所述的一种复合磁场制备大规格细晶均质铝合金铸锭的装置，其特征在于所述的绝热套1的材质为耐高温绝热材料，选用石棉、硅酸铝毡或耐热陶瓷管。

6.一种复合磁场制备大规格细晶均质铝合金铸锭的方法，其特征在于采用权利要求1所述的装置，包括以下步骤：

(1)在熔炼炉中进行合金熔炼，经精炼和静置后获得铝合金熔体；抬升引锭到结晶器内石墨环下沿位置；

(2)向冷却介质进口管和冷却介质出口管通入冷却介质，保持冷却介质流通，对内感应线圈进行冷却；

(3)向结晶器冷却水套内通入冷却水；对外感应线圈通入交流电；控制熔体温度高于液相线50～100℃，将铝合金熔体浇入结晶器内，通过浇嘴或分流盘控制铝合金熔体流量；

(4)当结晶器内铝合金熔体的液面高度达到设定值后，将内感应线圈单元位置下调，插入结晶器内的熔池中至工作预设位置，对内感应线圈通入交流电或直流电，使内感应线圈产生交变磁场或静磁场，同时开启铸造机开始铸造，铸造过程中整个结晶器内铝合金熔体均在内感应线圈与外感应线圈产生的复合磁场作用下，直至完成铸造获得铝合金铸锭。

7.根据权利要求6所述的一种复合磁场制备大规格细晶均质铝合金铸锭的方法，其特征在于步骤(4)中内感应线圈通入交流电时，交流电频率为5～50000Hz，电流强度为5～600A；通入直流电时，直流电的强度为5～600A。

8.根据权利要求6所述的一种复合磁场制备大规格细晶均质铝合金铸锭的方法，其特征在于步骤(2)中外感应线圈通入的交流电频率为5～50Hz，电流强度为5～600A。

9.根据权利要求6所述的一种复合磁场制备大规格细晶均质铝合金铸锭的方法，其特征在于当内感应线圈材质为耐热铜管时，冷却介质在内感应线圈内部流通进行冷却；当内感应线圈材质为扁铜线时，冷却介质在内感应线圈外部流通进行冷却。