[发明专利]一种真空条件下熔炼加声磁耦合连续铸造一体化装置和方法

摘要

一种真空条件下熔炼加声磁耦合连续铸造一体化装置和方法，属于金属铸造领域。所述的装置包括第一真空室、第二真空室、真空控制系统、补料装置、超声处理装置和拉坯装置。本发明提供一种真空条件下熔炼加声磁耦合连续铸造一体化装置和技术，该装置可被广泛地应用于高温合金、钛合金、镁合金、稀土金属以及多组元非晶合金和高熵合金等活泼合金的水平连铸中，可使合金的熔炼、浇注以及电磁/超声耦合场下的连续成型均在真空状态下完成，且得到的合金水平连铸铸件具有表面光洁、成分均匀、组织致密的效果。

主权项

一种真空条件下熔炼加声磁耦合连续铸造一体化装置，其特征在于，所述的装置包括第一真空室、第二真空室、真空控制系统、补料装置、超声处理装置和拉坯装置；第一真空室与第二真空室间设置密封隔板，密封隔板上设有一用于穿过牵引杆的通孔；所述的第一真空室内安放有熔炼炉、保温坩埚、感应线圈、结晶器、中频电磁感应线圈、密封波纹管、第一热电偶、金属熔体、熔炼炉旋杆和第二热电偶；熔炼炉高于保温坩埚布置，熔炼炉旋杆控制熔炼炉将其中的金属熔体浇注至保温坩埚中；熔炼炉旋杆的一端通过密封轴承固定于第一真空室的侧壁并伸出第一真空室外，另一端与熔炼炉相连，用于固定并倾倒熔炼炉；保温坩埚通过托台固定于第一真空室内；第一热电偶放置于熔炼炉内，并伸入金属熔体中，用于测量金属熔体的温度；感应线圈分别包覆于熔炼炉和保温坩埚的圆周侧，用于调控熔炼炉和保温坩埚中金属熔体的温度；结晶器包括石墨铸型和水冷铜模，用于凝固金属熔体；石墨铸型的一端与水冷铜模的一端相连，即二者同轴连接并相通；石墨铸型的另一端与保温坩埚相通，保温坩埚内的金属熔体在水冷铜模内形成铸锭，铸锭通过牵引杆牵引出水冷铜模；石墨铸型周向布置有中频电磁感应线圈，用于为结晶器内的连铸坯及铸锭提供支撑力，并为保温坩埚内的金属熔体的搅拌力；第二热电偶放置于石墨铸型侧壁上，用于测量石墨铸型温度；补料装置包括补料仓与补料旋杆，补料仓气密性地固定于第一真空室的上表面，位于熔炼炉正上方，用于储存和向熔炼炉中添加微量合金元素；补料旋杆位于补料仓和熔炼炉间，通过手柄端控制加入熔炼炉中微量合金元素的量；超声处理装置由密封波纹管气密性地固定于第一真空室的顶部，位于保温坩埚的正上方，超声处理装置的超声变幅杆伸入保温坩埚内部，抑制异质形核的产生；所述的第二真空室内设置隔离阀，隔离阀设置于密封隔板上，用于控制第一真空室和第二真空室之间的压力差；拉坯装置包括牵引杆、牵引装置和连铸坯，牵引装置设置于第二真空室的外部；连铸坯连接在牵引杆的端部，整体在牵引装置牵引作用下在水冷铜模内水平移动，并以滑动密封的状态将铸坯从结晶器拉出；真空控制系统包括真空泵和排放气孔，真空泵气密性地固定于第二真空室的外侧；第一真空室与第二真空室的上表面各设置一个排放气孔和一个惰性气体阀；观察窗设置于第一真空室上表面，用于观察金属熔体的熔化状态；所述的通孔、石墨铸型的内径、水冷铜模的内径和牵引杆的横截面的形状与尺寸相同，保证牵引杆相对于与孔运动时，保持密封状态。