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电磁凝固

电磁搅拌结晶铸造系统

晶电磁搅拌器工作原理

结晶电磁搅拌器的原理是利用电流产生强大的变化磁场,穿透多层介质的阻隔,使连铸坯内部的金属熔液产生流动,通过对流动状态的控制达到改善铸坯内部组织、成分分布、熔液纯净度和表面质量等目的。由于电磁场的作用具有非接触、分布均匀等特点,特别适用于高温等特殊场合。生产实践表明,电磁搅拌在改善柱状晶、搭桥、针孔,增加等轴晶区,减少成分偏析,减轻或消除中心疏松和中心缩孔等方面的效果非常明显。因此,在一定工艺条件下,选择合理安装搅拌器的位置,合适的搅拌强度和搅拌方式,控制熔液的流动形式和流动速度,对提高连铸坯质量具有明显作用。


连铸电磁搅拌装置能有效地改善铸坯的内部组织结构,提高表面质量,减少中心偏析和中心疏松,基本消除中心缩孔和裂纹,大大增加等轴晶率,因而已广泛应用于各种方圆坯连铸机上。连铸电磁搅拌装置是一种工作在高温、高湿度及高尘渣等恶劣环境下的电气设备。为了达到必要的电磁推力,同时又要尽量减小装置的体积,往往设计成工作在大电流、低频率状态下。


 

结晶电磁搅拌器工艺原理

在普通铸造过程中,初晶以枝晶方式长大,当固相率达到0.2左右时,枝晶就形成连续网络骨架,失去宏观流动性。如果在液态金属从液相到固相冷却过程中进行强烈搅拌,则使普通铸造成形时易于形成的树枝晶网络骨架被打碎而保留分散的颗粒状组织形态,悬浮于剩余液相中。这种颗粒状非枝晶的显微组织,在固相率达0.5-0.6时仍具有一定的流变性,从而可利用常规的成形工艺如压铸、挤压,模锻等实现金属的成形。

结晶电磁搅拌器工艺优势

(1)不需加任何晶粒细化剂即可获得细晶粒组织,消除了传统 铸造中的柱状晶和粗大树枝晶。

(2)成形温度低(如铝合金可降低120℃以上),可节省能源。

(3)模具寿命延长。固较低温度的半固态浆料成形时的剪切应力,比传统的枝晶浆料小三个数量级,故充型平稳、热负荷小,热疲劳强度下降。

(4)减少污染和不安全因素。因作业时摆脱了高温液态金属环境。

(5)变形阻力小,采用较小的力就可实现均质加工,对难加工 材料的成形容易。

(6)凝固速度加快,生产率提高,工艺周期缩短。

(7)适于采用计算机辅助设计和制造,提高了生产的自动化程度

结晶电磁搅拌器产品优势

(1)件质量高。因晶粒细化、组织分布均匀、体收缩减少、热裂倾向下降,基体上消除了缩松倾向,力学性能大幅度提高。

(2)凝固收缩小,故成型体尺寸精度高,加工余量小,近净成形。

(3)成形合金范围广。非铁合金有铝、镁、锌、锡、铜、镍基合金;铁基合金有不锈钢、低合金钢等。

(4)制造金属基复合材料。利用半固态金属的高粘度,使密度差大、固溶度小的金属制成合金,也可有效地使不同材料混合,制成新的复合材料。

结晶电磁搅拌器应用效果

(1)在现有工艺条件下,采用结晶器电磁搅拌技术, 对铸坯激冷层细小等轴晶带有明显效果。

(2)中心等轴晶率增加明显, 由于柱状晶区变窄, 中间裂纹基本消除。

(3)中心缩孔程度减弱。

(4)电磁搅拌在一定程度上有利于消除过热度高的不良影响, 类似于低过热度浇铸。

(5)消除中心偏析和疏松,减少以致杜绝铸坯芯部残余缩孔,改善铸坯的中心偏析。

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