一机四锭低频电磁铸造铝合金理论研究

通过ANSYS有限元对四锭低频电磁铸造铝合金时,结晶器外套材料对铸锭内部磁感应强度的影响以及4个线圈之间磁场相互影响进行了数值模拟,结果表明,当结晶器外套为导磁材料A3钢时,可以增大铸锭内部的感应强度;对多流低频电磁铸造来说,推荐线圈之间的最佳距离为:相邻线圈电流方向相同,线圈之间的距离应大于30 mm.     

电磁铸造实验和数值模拟

通过实验室小型电磁铸造铝及其合金的冷、热态的实验和数值模拟并经工业装置的验证,研究了电磁结晶器内的磁场分布,液体金属柱成型特性.电磁结晶器及屏蔽罩结构的优化,铸造过程中金属液的温度场与流场并进行数值模拟.研究表明:为了稳定进行铸造,液柱的成型特性(液柱高度、形状和稳定性)必须达到一定要求.为了保证电磁铸造时金属液顺利成型,选择适当的功率,确保合适的磁场强度形成一定的推力是必要的.温度场的研究可以看出电磁铸造具有一系列特点,如强烈水冷、电磁搅拌、感应加热,使得电磁铸造中的凝固过程大大不同于普通的直接铸造法的凝固过程.流动场的分析说明,电磁铸造条件下应控制搅拌强度,以便获得良好的铸坯内部组织.     

双流低频电磁连铸过程中磁场分布的数值模拟

采用数值模拟的方法研究了双流低频电磁连铸过程中磁场分布规律.建立了单、双流低频电磁连铸中包括铸锭、结晶器、线圈和屏蔽罩的二维轴对称有限元模型.利用ANSYS软件包进行划分网格及计算,模拟出了磁场在连铸结晶器区域的分布.研究了电流频率、电流强度、电流方向和线圈距离对金属熔体内磁感应强度的影响.计算结果表明：单流时,电流频率升高,磁感应强度降低;电流强度增大,磁感应强度升高.双流时,无论电流方向是同向还是反向,同一铸锭的远端磁场强度要大于其近端磁场强度,相邻线圈电流方向为反向时,铸锭内磁场强度高于相邻线圈电流方向为同向的情况;增大线圈之间的距离时,铸锭远端和近端的磁感应强度的差值降低.     

方锭电磁铸造过程中磁场三维分布的数值模拟研究

利用互感耦合电路模型，对方锭电磁铸造过程中磁场三维分布进行了数值模拟研究，为指铸造工艺的改进和结晶器优化设计提供参考。     

电磁结晶器的设计与研究

阐明了用于铝及其合金铸造中的电磁结晶器的基本结构，并评述了各类电磁线圈，对电磁线圈和屏蔽部分主要参数进行了分析和研究，并得出：（１）对于单锭系统，磁场分布除角 较大的叠加效应以外，沿铸锭周边分布较均匀，并认为设计矩阵断面线圈时，棱角部分采用直线段即可，（２）对于双锭系统，当锭间距大于１５ｃｍ时，可忽略两锭间电磁场的相互影响，此外，双锭系统的线圈可以采用串联方法，评述了铜与钢的电磁铸造的发展前景。     

铝合金方锭电磁铸造电磁参数的计算与分析

本文对铝合金方锭电磁铸造中由感应圈、屏蔽罩及铸锭构成的结晶器系统电磁参数R、X、Z以及屏蔽罩位置、厚度等参数的影响进行了计算.在此基础上,对电磁铸造中使用的中频电源的各项参数进行了选择.     

软接触结晶器连铸的电磁计算与实验分析(Ⅱ)

结合软接触结晶器连铸过程的准三维电磁场数值模拟和实验室中锡等金属的软接触结晶器连铸实验,研究了电磁场频率、铸坯电物性、感应圈电流等对铸坯电磁力和表面电磁压力的作用关系,给出了部分理论计算和实验室连铸实验所得的数学模型－ 研究表明,软接触结晶器连铸中,铸坯表面的电磁力与电磁场频率成对数抛物型函数关系,与感应圈电流成抛物型函数关系,铸坯表面的振痕深度为普通连铸的１０ ％ ,并磁感应强度越高则振痕越浅,其无量纲平均深度与无量纲磁感应强度成误差补函数关系     

板坯结晶器电磁制动过程的三维流场数值模拟

针对板坯连铸结晶器内的钢液流动特征,利用流场商业软件Fluent,建立了描述板坯结晶器内区域电磁制动过程的三维有限体积数学模型,进行了流场的三维数值模拟研究.通过数值计算,研究了磁场强度、磁场和流场的相互作用位置、拉速和水口侧孔倾角对电磁制动效果的影响,为优化结晶器内的钢液流场,设计合理的电磁制动装置及指导实际生产提供了依据.     

软接触结晶器连铸的产计算与实验分析（Ⅱ）

结合软接触结晶器连铸过程的准三维场数值模拟和实验室中锡等金属的软接触器连铸实验,研究了产场频率、铸坯电物性、鹫圈电流等对铸坯电磁力和表面电磁压力的作用关系,给出了部分理论计算和实验室连铸实验得到的数学模型。研究表明,软接触结晶器连铸中,铸坯表面的电磁力与电磁场频率地数抛物型函数关系,与感应圈电流成抛物型函数关系,铸坯表面的振痕深度为普通连铸的１０％,并磁感应强度越高则振痕越浅,其无量纲平均浓度与无     

电磁铸造与软接触

电磁铸造是用电磁线圈取代传统的结晶器，利用电磁力的作用将液体金属悬浮起来并约束成一定形状进行连续铸造的过程．由于金属在凝固过程中处于磁悬浮状态，因而避免了传统连铸坯的表面缺陷，如振痕、表面夹渣、翻皮等，其内部质量也因电磁场的作用而明显提高。目前，铝的无模电磁铸造技术已实现工业化．尽管发达国家自20世纪70年代就开始探索钢的无模电磁铸造技术，但由于钢的导电率低、密度大、熔点高、导热性差，需要很强的磁场才能克服钢水静压力，因此钢的无模电磁铸造难以实现。在这种情况下出现了钢的软接触连铸技术。     

Effects of low-frequency electromagnetic field on the surface quality of 7050 aluminum alloy ingots during the hot-top casting process

To improve the quality of 7050 aluminum alloy ingots, low-frequency electromagnetic (LFE) field was applied during the conventional hot-top casting process. Macrostructures and microstructures of the ingots by the conventional and LFE hot-top casting processes were studied. The experimental results show that when the LFE field is turn off during the hot-top casting process, cold folding appears, and the as-cast structure becomes very coarse. Additionally, the thickness of the shell zone is much thinner duri...     

镁合金通讯件压铸模浇注系统的设计与充型模拟

针对镁合金特殊的凝固性质和金属铸型的不透明性，借助Pro／Engineer软件，基于PlasticAdvisor模块，设计了镁合金通讯件及其压铸模锥形浇注系统，探讨了该系统在材质为AM60B合金时的浇注环境。模拟结果表明，该浇注系统填充过程平稳，温度场分布均匀，所得压铸件气体夹杂和冷隔缺陷少，整体质量较高。     

双辊铸轧超高强铝合金有限元数值模拟

采用有限元法对双辊铸轧7075和7050铝合金的工艺过程进行了数值模拟,研究了合金成分和铸轧速度对铸轧熔池内温度场、流场和凝固场的影响规律。结果表明,在同一铸轧速度条件下,随着合金的等效比热增大,合金在铸轧熔池内的温度梯度随之减小,凝固速率减慢;对于同一种合金,随着铸轧速度增加,合金的速度梯度随之增大,熔池内所形成漩涡的位置下降。模拟结果为下一步的铸轧实验提供了理论依据     

基于有限元法的镁铝合金薄壁压铸件压铸缺陷分析

铸造充型过程的数值模拟技术是铸造领域的前沿技术。采用这些技术进行充型过程的数值模拟可以帮助人们更清楚地了解充型过程中金属液流动的自由表面和速度分布。为了给薄壁压铸件选择最佳浇注系统和最佳工艺参数,利用PROCAST软件对铸件的压铸过程进行了数值模拟,获得了铸件充型时间和温度场的分布,根据分析结果优化模具结构和压铸工艺。     

Effect of low-frequency rotary electromagnetic-field on solidification structure of continuous casting austenitic stainless steel

To understand the solidification behavior of austenitic stainless steel in rotary electromagnetic-field, the influence of low-frequency rotary electromagnetic-field on solidification structure of austenitic stainless steel in horizontal continuous casting was investigated based on industrial experiments. The results show that the solidification structure of austenitic stainless steel can be remarkably refined, the central porosity and shrinkage cavity can be remarkably decreased, and the equiaxed grains zone are enlarged by means of application of appropriate low-frequency electromagnetic-field parameters. The industrial trials verify that the stirring intensity of austenitic stainless steel should be higher compared with that of plain carbon steel. Electromagnetic stirring affects the macrostructure even if the average magnetic flux density of the electromagnetic stirring reaches 90 mT (amplitude reaches 141 mT) with the frequency of 3–4 Hz. Due to a higher viscosity, rotating speed of molten stainless steel is 20%–30% lower than that of molten carbon steel in the same magnetic flux density. Foundation item: Project(CSTC2007BB4216) supported by the Natural Science Foundation of Chongqing, China     

Purification technology of molten aluminum

Various purification methods were explored to eliminate the dissolved hydrogen and nonmetallic inclu-sions from molten aluminum alloys. A novel rotating impeller head with self-oscillation nozzles or an electromagnetic valve in the gas circuit was used to produce pulse gas currents for the rotary impeller degassing method. Water sim-ulation results show that the size of gas bubbles can be decreased by 10%- 20o//oo as compared with the constant gas current mode. By coating ceramic filters or particles with active flux or enamels, composite filters were used to filter the scrap A356 alloy and pure aluminum. Experimental results demonstrate that better filtration efficiency and oper-ation performance can be obtained. Based on numerical calculations, the separation efficiency of inclusions by high frequency magnetic field can be significantly improved by using a hollow cylinder-like separator or utilizing the effects of secondary flow of the melt in a square separator. A multi-stage and multi-media purification platform based on these methods was designed and applied in on-line processing of molten aluminum alloys. Mechanical properties of the processed scrap A356 alloy are greatly improved by the composite purification.