软接触电磁连铸高频调幅磁场作用规律的瞬态分析

利用软接触电磁连铸过程电磁场计算模型,对方波和正弦波调幅磁场进行瞬态分析,研究调幅激励电流密度与结晶器内金属液中的磁感应强度和电磁力之间的响应关系.结果表明:磁感应强度幅值与激励电流密度幅值呈正比关系,两者随时间变化规律一致;调幅磁场磁感应强度变化频率与高频激励电流密度的频率一致,且磁感应强度幅值和磁感应强度变化频率都与调幅波的频率无关,这是通过电流密度调幅获得调幅磁场的依据;调幅磁场电磁力与调幅磁场磁感应强度的平方成正比,与调幅电流密度的平方成正比,电磁力幅值变化周期与调幅电流密度幅值变化周期一致,电磁力变化频率是高频激励电流密度变化频率的两倍.这给调幅磁场通过控制激励电流密度来控制电磁力提供了依据.     

电磁连铸用高频磁场内磁感应强度的分布

用小线圈法测定了等幅高频磁场和调幅高频磁场内的磁感应强度，两种磁场的磁感应强度在空间分布的规律基本相同，即同一高度平面上沿径向方向从线圈中心至边缘其磁感应强度依次增加，在线圈高度方向上，磁感应强度在线圈高度的1/2附近达到最大值。等幅高频磁场的磁感应强度随高频电源输出电流的增加而增加，磁场调幅处理能提高磁场内的磁感应强度，提高调幅波信号的幅值电压，可有效提高磁场内的磁感应强度。     

电磁连铸用高频磁场内磁感应强度的分布

用小线圈法测定了等幅高频磁场和调幅高频磁场内的磁感应强度,两种磁场的磁感应强度在空间分布的规律基本相同,即同一高度平面上沿径向从线圈中心至边缘其磁感应强度依次增加,在线圈高度方向上,磁感应强度在线圈高度的二分之一附近达到最大值。等幅高频磁场的磁感应强度随高频电源输出电流的增加而增加,磁场调幅处理能提高磁场内的磁感应强度,提高调幅波信号的幅值电压,可有效提高磁场内的磁感应强度。     

电磁连铸高频调幅磁场对铸坯表面温度的影响

建立电磁软接触连铸结晶器内三维电磁场和温度场计算模型,研究采用方波和正弦波调幅后的高频调幅磁场对铸坯表面温度的影响。结果表明:方波和正弦波调幅磁场的感应热功率都与调幅波频率无关。方波调幅磁场的感应热功率(Q)介于单独施加用于调幅的两个恒幅磁场的感应热功率(Q1和Q2)之间,在Q1和Q2确定后,调幅磁场的感应热功率取决于各自作用时间T1和T2的相对比例;正弦波调幅磁场产生的感应热功率是高频磁场调幅前感应热功率的62%～64%。     

交变磁场作用下金属液面的变形和波动行为

采用低熔点Sn-32%Pb-52%Bi合金模拟钢液,研究交变磁场作用下金属熔池液面的波动和变形行为。结果表明:交变磁场会使金属液面发生弧形变形,液面一直处于波动状态;熔池在三相点附近形成汇聚撞击的两个回流区,导致液面上三相点附近的波动最剧烈,易造成表面卷渣;增加线圈电流强度,液面变形增大,波动加剧;当熔池外壁面的磁感应强度达到约50mT时,液面的波动幅度达到约±3mm,应有一个合理的电流强度;适当增加频率可减小电磁力对自由表面波动的影响范围,有利于增大弯月面变形和减小液面波动,频率控制在30kHz左右较适宜;液面位于线圈中心高度附近时,弯月面变形较大,液面波动较剧烈,初始液面控制在线圈高度中心有利于节能。波动规律可解释电磁软接触连铸中铸坯表面振痕随电流强度大小的变化规律。     

高频调幅磁场下无结晶器振动电磁连铸技术的实验研究

研制了可以产生方波、正弦波及三角波3种波形高频调幅磁场发生器,并对其在结晶器内产生的磁场进行了测量．进行了3种波形高频调幅磁场下的无结晶器振动电磁连铸实验,结果表明：在方波、三角波和正弦波调幅磁场作用下的无结晶器振动电磁连铸过程中,当调制波频率略低于系统固有频率时,弯月面与结晶器壁间断接触距离最大,保护渣润滑效果最好,连铸过程拉坯阻力最小,连铸坯表面质量相对较好;在3种高频调幅磁场中,与三角波和方波相比,正弦波较易于减小拉坯阻力和改善铸坯表面质量。     

调幅交变磁场下圆柱形金属液内电磁力分布

从Maxwell方程出发,推导并计算了连续交变磁场和调幅交变磁场作用下,圆柱形金属液中电磁力密度在半径方向上的分布及其随时间的变化情况.发现在连续及调幅磁场情况下,电磁力频率均以原输入电磁场频率的两倍变化,且在调幅磁场的线性上升段和下降段,电磁力幅值的变化近似为二次抛物线形,在调幅磁场的恒值段则与连续施加时一样.这为合理设计电磁连铸时的调幅磁场打下基础.     

连铸结晶器内液面波动及卷渣行为的物理模型研究

根据相似原理建立连铸结晶器的物理模型。分别用煤油、真空泵油、液体石蜡模拟连铸结晶器保护渣,并通过改变拉速和水口插入深度,模拟连铸结晶器内液面波动及卷渣行为,确定卷渣发生的主要位置。     

立式电磁制动结晶器内金属液面波动行为的试验

以Sn-Pb-Bi低熔点合金为模拟介质,建立了立式电磁制动作用下结晶器内液态金属流动的物理模型,研究了立式电磁制动条件下结晶器内的金属液面波动行为。利用激光液位仪对磁极宽度中心位置处的金属液面瞬时波动进行测量,采用“浸度法”对结晶器厚度中心面处的弯月面波形进行测量。试验结果表明,随着电流强度的增加,立式电磁制动的施加可以显著降低液面波高,稳定液面波动,减小卷渣发生的可能性。     

包晶钢连铸结晶器钢水液面波动影响因素分析

针对研究现场3号连铸机出现的结晶器钢水液面波动的问题,通过统计分析方法,研究了钢种、碳含量以及二冷制度与结晶器液面波动现象发生的关系。得到如下结果：易发生波动的钢种为S275J0(HB)、WL590、X52(PJ)、ASTM65、B(H1)和X52(BG);易发生波动的钢水[C] 质量分数的危险区为0.075%～0.095%;较优的二冷制度为包晶和中碳。     

基于场量测量和频率扫描技术的交变漏磁无损检测系统

交变漏磁检测方法由于兼具涡流检测和传统漏磁检测的特点，对表面缺陷具有很高的识别率。在对交变漏磁检测理论进行分析的基础上，提出了基于场量测量和频率扫描技术的快速识别和深度定量检测模型，并通过试验证明了该模型能实现表面缺陷的快速检测和缺陷深度的定量检测。     

电场和磁场作用下的金属凝固

综合分析了电场及磁场对金属凝固过程的影响,运用电磁学及金属凝固原理,揭示了电场或磁场对凝固过程产生影响的基本途径和主要机制,并对其影响规律进行了理论推测,为进一步的研究工作指明了方向。     

TC4合金高频感应氧化工艺的研究

采用高频感应氧化法对TC4钛合金在高活性干空气流动场中进行氧化处理,生成了氧化膜层,研究了不同处理温度和处理时间对氧化膜层的影响,并通过SEM观察及XRD分析,研究了膜层形貌及其结构。结果表明,温度和时间对氧化膜层的形成有显著影响,在800～1000℃的处理温度范围内,可在较短的时间内获得结构致密的氧化膜;氧化膜的氧化生长动力学呈抛物线形式,膜层的相由TiO2和α-Al2O3组成。     

旋转磁场作用下Al-Cu合金的凝固特性

将在坩埚中熔融的Al-Cu合金迅速放置于旋转磁场之中,研究Al-Cu合金在旋转磁场作用下微观组织的变化及旋转磁场对合金结晶温度的影响,探讨了旋转磁场对金属凝固的影响机理。结果发现,旋转磁场对合金的凝固组织产生明显的细化效果,使凝固组织由原来未加磁场的粗大树枝晶变成非树枝晶组织,呈现近等轴晶颗粒,而且分布较均匀。晶间距也明显减小,同时旋转磁场使合金的结晶温度区间明显缩小。     

高频磁场下两段式无缝结晶器内磁场

为了验证两段式软接触电磁连铸结晶器的透磁效果,实验测试了两段式结晶器内部的磁感应强度及弯月面高度,并与传统结晶器进行比较.结果表明,结晶器顶部的不锈钢法兰可有效防止过多的磁力线由结晶器顶部直接漏入而影响结晶器的透磁效果;两段式结晶器的透磁效果随结晶器壁厚的减小而增强.高频25 kHz条件下,壁厚为10 mm的两段式结晶器的透磁效果小于纯铜结晶器的透磁效果;壁厚为7 mm的两段式结晶器的透磁效果大于纯铜结晶器的透磁效果;壁厚为5 mm的两段式结晶器的透磁效果是纯铜结晶器的4.5倍;改变结晶器的结构参数和电磁参数,两段式结晶器可以达到良好的透磁效果并形成相应的弯月面.     

高品质铝合金液保温炉的研制

综合分析铝合金保温炉结渣形成的过程,提出解决的办法。并为铸造提供高品质铝合金液和节约能源开辟了新的专用设备。     

基于磁场复合和高频、窄脉冲电流电解加工的试验研究

通过磁场复合和高频、窄脉冲电流电解加工工艺,实现了薄壁大面积(10 000mm2)型面铝基材料零件的稳定小间隙加工.试验研究中采用高频、窄脉冲电流,解决了加工间隙流场不均匀的问题;采用磁场复合电解加工工艺方法,解决了试件的表面质量差和杂散腐蚀严重的问题.     

电磁铸造移动磁场发生器磁场分布规律及其作用分析

研究了用于电磁铸造的移动磁场发生器上磁场强度变化及其对金属产生的力的作用.结果表明,磁感应强度分量By和Bz的变化趋势相反.By的存在使金属流动充型过程中产生表面凹坑型缺陷,Bz明显提高金属液流动速度,而在提高充型能力的同时,会使金属液流前端截面减小而形成反向充填,引发冷隔缺陷.铁磁性上模可以减弱By、增强Bz,提高表面质量.金属在移动磁场中受到的力与其投影面积有关,而且存在临界投影面积,小于该临界值后,电磁力不足以拉动该金属.