雙金屬復層圓坯電磁連鑄設備的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及金屬材料凝固加工領域，特別是一種雙金屬復層圓坯電磁連鑄設備。
【背景技術】
[0002]雙金屬復層材料是將兩種物理、化學和力學性能不同的合金在界面處實現牢固結合的一種新型復合材料，該類材料通過揚長補短，可以滿足不同環境下對材料的特殊要求。制備復層材料的方法主要有乳制復合法、爆炸焊法、擠壓法等，近年來連續鑄造法制備雙金屬復層材料技術受到研究者的廣泛關注。
[0003]公開號為US3421569的專利申請中提出，利用兩個同軸的石墨結晶器，首先獲得外層為高熔點的合金管坯，然后將低熔點的合金澆注到管坯芯部，從而連續鑄造出雙金屬復層鑄坯。該方法適用于復層圓坯連續鑄造，但是其內外層金屬的結合方式為固態-液態結合，界面結合效果沒有半固態-液態或者液態-液態的結合效果好，外層固態金屬的溫度控制是能否實現良好結合的關鍵因素，而該方法的溫度控制只能靠改變澆注溫度以及調節二級水冷來實現，較為困難，另外，該專利沒有涉及到改善復層鑄坯凝固組織的問題。公開號為US4567936的專利申請中提到復層材料的鑄造，介紹了一種外層為高固相線金屬、內層為低固相線金屬的復層鑄錠直接水冷連續鑄造方法，其中外層金屬必須完全凝固之后才能與內層低固相線金屬接觸，該專利也同樣是利用固態-液態結合的方法使兩種金屬實現結合，故存在相同的上述問題。
[0004]公開號為W092/18271的專利申請介紹了一種復層鑄坯的連續鑄造方法，利用電磁制動將結晶器分為上下兩個溶池，解決了兩種金屬液的混合問題，并成功地生產出了內外層界面清晰的不銹鋼和碳鋼復層材料。該專利所采用的電磁場為直流恒定磁場，其作用是避免兩種金屬液混熔，CN1413782、CN101549392同樣公開了一種復層材料的電磁連續鑄造方法，其電磁場的使用目的與W092/18271 —致，都是為了避免內外層金屬熔體發生混流，但都沒有改善復層鑄坯凝固組織。因此，現有的雙金屬復層材料的連鑄方法及設備仍需改進。
【發明內容】
[0005]本實用新型所要解決的技術問題是提供一種生產工藝簡單、制備產品的內外層金屬凝固組織細化、外層金屬表面質量高、復合界面清晰穩定的雙金屬復層圓坯電磁連鑄設備。
[0006]本實用新型的技術方案是:
[0007]—種雙金屬復層圓坯電磁連鑄設備，包括內、外結晶器、設于內結晶器頂部的內層熱頂、設于外結晶器頂部的外層熔體澆注盤以及引錠裝置，所述內、外結晶器同軸布置，其特征在于:所述內結晶器插入外結晶器中，所述外結晶器內設有一級水冷環腔并在一級水冷環腔中設有與中頻電源發生器連接的中頻磁場線圈，所述外結晶器的內環側壁表面設有石墨內襯層，所述內結晶器內設有環形水腔并在環形水腔中設有與脈沖電源連接的脈沖磁場線圈，所述內結晶器內、外環側壁均設有保溫層且外環側壁的保溫層由上至下延伸至距內結晶器底端20mm?30mm高度處，所述外結晶器底部另設有二級水冷環腔，所述二級水冷環腔的內側壁均勻布置噴射水孔。
[0008]上述的雙金屬復層圓坯電磁連鑄設備，所述外結晶器的一級水冷環腔外壁下部設有一級水冷進水口，外壁上部設有一級水冷出水口，所述二級水冷環腔外壁設有二級水冷進水口。
[0009]上述的雙金屬復層圓坯電磁連鑄設備，所述內結晶器的環形水腔上部分別設有內結晶器進、出水口。
[0010]上述的雙金屬復層圓坯電磁連鑄設備，所述外結晶器的一級水冷環腔內設有用于支撐中頻磁場線圈的環形支架。
[0011]上述的雙金屬復層圓坯電磁連鑄設備，所述外結晶器的外殼采用環氧樹脂板制成，外結晶器的內環側壁采用由不導磁材料制成的環形支撐架，所述石墨內襯層嵌于環形支撐架外表面。
[0012]上述的雙金屬復層圓坯電磁連鑄設備，所述內結晶器外殼采用不銹鋼材料制成。
[0013]上述的雙金屬復層圓坯電磁連鑄設備，所述保溫層采用硅酸鈣保溫層。
[0014]本實用新型的有益效果是:
[0015]1、內結晶器中的脈沖磁場線圈形成脈沖電磁場，脈沖電磁場所產生的洛倫茲力使內結晶器內金屬液產生強烈的振蕩和強迫對流，使內結晶器側壁上先形成的大量晶坯脫落，游離到熔體中，進而增加形核率，同時熔體的強迫對流，使得整個內結晶器區域內的熔體溫度區域均勻，最終使內層金屬凝固組織均勻、晶粒細化，無溶質元素偏析。
[0016]2、外結晶器中的中頻磁場線圈形成中頻電磁場，利用特斯拉計實際測量發現，夕卜結晶器的石墨內襯層邊緣液固界面處的電磁壓力略大于液體金屬自身靜壓力，因此中頻電磁場使外層金屬液與外結晶器的石墨內襯層虛接觸甚至不接觸，最終起到提高鑄坯表面質量、降低表面裂紋數量的作用；另外，中頻電磁場所產生的洛倫茲力會使外層金屬液內部形成強迫流動，能夠使已經形成的枝晶發生熔斷，使得外層金屬液各處溫度趨于均勻，有利于等軸晶生長，進而起到細化晶粒的作用。
[0017]3、內結晶器的內、外環側壁均設有保溫層，防止了內、外層金屬液與內結晶器外壁直接接觸造成激冷凝固而產生引錠困難的現象發生。
[0018]4、內結晶器的外環側壁的保溫層延伸至距內結晶器底端20mm?30mm高度處，則直接裸露在外的內結晶器的外環側壁具有較大的冷卻能力，外層金屬液遇該區域時就會形成半固態支撐層，并利用該半固態支撐層與冷卻后的內層金屬液接觸結合，從而有效防止內、外層金屬液混合，使得兩種金屬液的復合界面清晰穩定。
【附圖說明】
[0019]圖1是本實用新型的結構示意圖。
[0020]圖中:1.引錠裝置、2.雙金屬復層圓坯、3.二級水冷環腔、301.噴射水孔、302