温塑性很差，合金 很容易产生裂纹，因此在结晶器中需要相对缓和的冷却条件来避免裂纹的产生，而施加高 频交流电磁场时，电磁场会在结晶器和铸坯初始凝固壳之间产生焦耳热，改善传热条件，使 铸坯表面到内部的温度更加均匀，缓解结晶器内过大的冷却强度从而减小热应力，抑制裂 纹的产生。4)二冷区电磁搅拌可以使铸坯内部金属液产生强制对流，打碎粗大的柱状晶枝 晶，防止柱状晶搭桥减轻中心疏松和缩孔，同时破碎的枝晶可以成为等轴晶形核核心，促进 等轴晶的形成同时细化晶粒。与此同时，电磁搅拌的作用还会减小合金液的温度梯度，加快 了合金液温度的散失，使内部温度分布更加均匀，减小热应力抑制了内部裂纹的萌生。5)由 于在结晶器弯月面所施加的高频交流磁场会产生部分电磁搅拌作用，与二冷区的电磁搅拌 相结合，强化电磁搅拌作用，更有利于减小温度梯度和促进粗大柱状晶组织向细小等轴晶 组织的转化。
【附图说明】
[0015] 图1为镍基耐腐蚀合金在立式连铸机和复合交流电磁场下的连铸示意图，其中1、 侵入式水口，2、高频交流电磁场装置，3、低频电磁搅拌器，4、连铸坯，5、结晶器，6、振动系 统，7、二冷区喷淋系统，8、引锭杆。
[0016] 图2为本发明实施例1制备的镍基耐腐蚀合金IncoloySOOH铸坯与无复合交流电磁 场作用制备的镍基耐腐蚀合金Incoloy800H铸还的表面质量对比图，其中(a)为无复合交流 电磁场作用下制备得到，（b)为本发明实施例1制备得到。
[0017] 图3为本发明实施例1制备的镍基耐腐蚀合金Inc〇l〇y800H铸坯与无复合交流电磁 场作用制备的镍基耐腐蚀合金IncoloySOOH铸坯横切面的内部组织对比图，其中（a)为无复 合交流电磁场作用下制备得到，（b)为本发明实施例1制备得到。
[0018] 图4为本发明实施例1制备的镍基耐腐蚀合金Inc〇l〇y800H铸坯与无复合交流电磁 场作用制备的镍基耐腐蚀合金IncoloySOOH铸坯纵切面的内部组织对比图，其中（a)为无复 合交流电磁场作用下制备得到，（b)为本发明实施例1制备得到。
[0019]
【具体实施方式】
[0020] 本发明实施采用的是立式连铸机，其结晶器为切缝式结晶器。
[0021] 本发明实施采用的高频交流电磁场装置为:感应线圈+全固态超音频电源，感应线 圈缠绕在切缝式结晶器上。
[0022] 本发明实施采用的低频电磁搅拌器为以下几种:旋转型电磁搅拌器用于镍基耐腐 蚀合金方坯或圆坯制备过程;线性电磁搅拌器用于镍基耐腐蚀合金板坯制备过程。
[0023] 下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0024] 实施例1 一种复合交流电磁场下连续铸造 Incoloy800H型镍基耐腐蚀合金方还的方法，所述 Incoloy800H型镍基耐腐蚀合金的化学成分按照质量百分比为：C 0.08%，Si 0.52%，Mn 0·80%，Ρ 0.023%，S 0.002%，Cr 20.13%，Ni 30.88%，Ti 0·52%，Α1 0.28%，Fe为余量，其在立 式连铸机和复合交流电磁场下的连铸示意图如图1所示，按照以下工艺步骤进行： (1) 先将高频交流电磁场装置置于立式连铸机的结晶器附近，再将低频旋转型电磁搅 拌器置于振动系统下方，靠近二冷区喷淋系统，然后将引锭杆升到结晶器的下端部位，并开 启结晶器冷凝水和高频交流电磁场装置，其中高频交流电磁场装置的功率为70kW，频率为 40kHz； (2) 将精炼的镍基耐腐蚀合金液通过水口浇入结晶器中，保持金属熔体液面与高频交 流电磁线圈的上沿齐平，液面浮动范围控制在± 1 〇mm，当金属恪体液面稳定时开启振动系 统，同时开启二冷区喷淋系统和低频旋转型电磁搅拌器，其中低频旋转型电磁搅拌器的电 流为400A，频率为5Hz; (3 )开启铸造机，引锭杆向下运动，铸造开始，保持拉坯速度在0.6m/min，控制结晶器冷 却水流速在6.4m3/h，二冷水流速在3.5m3/h; (4)待铸坯达到要求尺寸，截取出镍基耐腐蚀合金铸坯，开始下一批次铸坯的铸造。 [0025]图2~4分别给出本实施例制备的镍基耐腐蚀合金IncoloySOOH方坯铸坯与无复合 交流电磁场作用制备的镍基耐腐蚀合金IncoloySOOH方坯铸坯的表面质量、横切面的内部 组织和纵切面的内部组织对比图，经过对比可以发现，采用本发明连铸出来的铸坯表面质 量和内部质量都得到了明显的改善，铸坯表面光洁无缺陷，并且振痕较小，基本省去了磨皮 去皮等繁琐的工序，同时连铸坯的内部组织也非常致密且无缺陷，中心等轴晶比例为 42.03%，明显增大，晶粒尺寸为1.28mm，大大减小。
[0026] 实施例2 一种复合交流电磁场下连续铸造 Incoloy800HT型镍基耐腐蚀合金板还的方法，所述 Incoloy800HT型镍基耐腐蚀合金的化学成分按照质量百分比为:C 0.10%，Si 0.52%，Mn 1. 0%，P 0.023%，S 0.002%，Cr 23.46%，Ni 34.58%，Ti 0·6%，Α1 0.6%，Fe为余量，其在立式连 铸机和复合交流电磁场下的连铸示意图如图1所示，按照以下工艺步骤进行： (1) 先将高频交流电磁场装置置于立式连铸机的结晶器附近，再将低频线性电磁搅拌 器置于振动系统下方，靠近二冷区喷淋系统，然后将引锭杆升到结晶器的下端部位，并开启 结晶器冷凝水和高频交流电磁场装置，其中高频交流电磁场装置的功率为460 kW，频率为 170kHz； (2) 将精炼的镍基耐腐蚀合金液通过水口浇入结晶器中，保持金属熔体液面与高频交 流电磁线圈的上沿齐平，液面浮动范围控制在± 1 〇mm，当金属恪体液面稳定时开启振动系 统，同时开启二冷区喷淋系统和低频线性电磁搅拌器，其中低频线性电磁搅拌器的电流为 2000 A，频率为 10Hz; (3) 开启铸造机，引锭杆向下运动，铸造开始，保持拉坯速度在1.2m/min，结晶器冷却水 流速保持在56m3/h，二冷水流速保持在18m 3/h; (4) 待铸坯达到要求尺寸，截取出镍基耐腐蚀合金铸坯，开始下一批次铸坯的铸造。 [0027]本实施例制备的IncoloySOOHT型镍基耐腐蚀合金板坯铸坯表面光洁无缺陷，并且 振痕较小，基本省去了磨皮去皮等繁琐的工序，同时连铸坯的内部组织也非常致密且无缺 陷，中心等轴晶比例为49.75%，晶粒尺寸为1.76mm。
[0028] 实施例3 一种复合交流电磁场下连续铸造 Incoloy 825型镍基耐腐蚀合金方还的方法，所述 Incoloy825型镍基耐腐蚀合金的化学成分按照质量百分比为：C 0.016%，Si 0.203%，Mn 0·506%，Ρ 0.033%，S 0.017%，Cr 22.5%，Ni 39.1%，Ti 0·709%，Μ〇 3.51%，Cu 2·15%，Α1 0.129%，Fe为余量，其在立式连铸机和复合交流电磁场下的连铸示意图如图1所示，按照以 下工艺步骤进行： (1) 先将高频交流电磁场装置置于立式连铸机的结晶器附近，再将低频旋转型电磁搅 拌器置于振动系统下方，靠近二冷区喷淋系统，然后将引锭杆升到结晶器的下端部位，并开 启结晶器冷凝水和高频交流电磁场装置，其中高频交流电磁场装置的功率为156kW，频率为 80kHz； (2) 将精炼的镍基耐腐蚀合金液通过水口浇入结晶器中，保持金属熔体液面与高频交 流电磁线圈的上沿齐平，液面浮动范围控制在± 1 〇mm，当金属恪体液面稳定时开启振动系 统，同时开启二冷区喷淋系统和低频旋转型电磁搅拌器，其中低频旋转型电磁搅拌器的电 流为450A，频率为8Hz; (3) 开启铸造机，引锭杆向下运动，铸造开始，保持拉坯速度在0.8m/min，结晶器冷却水 流速保持在21m3/h，二冷水流速保持在10m 3/h; (4) 待铸坯达到要求尺寸，截取出镍基耐腐蚀合金铸坯，开始下一批次铸坯的铸造。 [0029]本实施例制备的Inc〇l 〇y825型镍基耐腐蚀合金板坯铸坯表面光洁无缺陷，并且振 痕较小，基本省去了磨皮去皮等繁琐的工序，同时连铸坯的内部组织也非常致密且无缺陷， 中心等轴晶比例为55 · 75%，晶粒尺寸为1 · 21mm〇
[0030]表1给出采用本发明制备的镍基耐腐蚀合金铸坯的表面质量和内部质量与现有技 术制备的镍基耐腐蚀合金铸坯的对比结果，如下：
【主权项】
1. 一种复合交流电磁场下连续铸造镍基耐腐蚀合金的方法，其特征在于按照以下工艺 步骤进行： (1) 先将高频交流电磁场装置置于立式连铸机的结晶器附近，再将低频电磁搅拌器置 于振动系统下方，靠近二冷区喷淋系统，然后将引锭杆升到结晶器的下端部位，并开启结晶 器冷凝水和高频交流电磁场装置； (2) 将精炼的镍基耐腐蚀合金液浇入结晶器中，保持金属熔体液面与高频交流电磁线 圈的上沿齐平，液面浮动范围控制在± l〇mm，当金属恪体液面稳定时开启振动系统，同时开 启二冷区喷淋系统和低频电磁搅拌器； (3) 开启铸造机，引锭杆向下运动，铸造开始，保持拉坯速度在0.4~1.5m/min，控制结晶 器冷却水流速在5~60m3/h，二冷水流速在3~20m 3/h; (4) 待铸坯达到要求尺寸，截取出镍基耐腐蚀合金铸坯，开始下一批次铸坯的铸造。2. 根据权利要求1所述的一种复合交流电磁场下连续铸造镍基耐腐蚀合金的方法，其 特征在于所述步骤(1)中高频交流电磁场装置的功率为50~500kW，频率为20~300kHz。3. 根据权利要求1所述的一种复合交流电磁场下连续铸造镍基耐腐蚀合金的方法，其 特征在于所述步骤(2)中低频电磁搅拌器的电流为100~2500A，频率为3~30Hz。
【专利摘要】一种复合交流电磁场下连续铸造镍基耐腐蚀合金的方法，工艺步骤为：（1）将高频交流电磁场装置置于立式连铸机的结晶器附近，低频电磁搅拌器置于振动系统下方，靠近二冷区喷淋系统，将引锭杆升到结晶器的下端部位，并开启结晶器冷凝水和高频交流电磁场装置；（2）将精炼的镍基耐腐蚀合金液浇入结晶器中，保持金属熔体液面与高频交流电磁线圈的上沿齐平，开启振动系统，同时开启二冷区喷淋系统和低频电磁搅拌器；（3）开启铸造机，引锭杆向下运动，保持拉坯速度在0.4~1.5m/min；（4）待铸坯达到要求尺寸，截取出镍基耐腐蚀合金铸坯，开始下一批次铸坯的铸造。本发明方法制备的镍基耐腐蚀合金连铸坯，表面质量和内部质量均得到大幅度提高。
【IPC分类】B22D11/22, B22D11/115
【公开号】CN105537548
【申请号】CN201510995100
【发明人】王恩刚, 邓安元, 王菲, 许秀杰, 张兴武
【申请人】东北大学
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2015年12月28日