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。     

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.     

铝合金扁锭电磁连铸结晶器内磁感应强度的分布

用特斯拉计测量了电磁连铸铝合金扁锭结晶器内的磁感应强度.实验结果表明,结晶器内同一高度平面上磁感应强度在角部处最大,短边中心次之,长边中心磁场较短边中心处稍弱,平面中心处最小;沿高度方向上各点磁感应强度在感应线圈高度的1/2处附近达到最大值.感应线圈上表面的磁场较小,中心平面内的磁场较大,磁感应强度的大小和分布情况能够满足软接触电磁连铸的要求.中心平面的磁场分布规律较好而且磁场分布均匀,这样更有利于软接触的实现.各点的磁感应强度均随电流的增大而增大.     

软接触电磁连铸高频磁场的瞬态分析

建立软接触电磁连铸过程电磁场计算模型,通过分别采用瞬态分析和谐波分析对高频正弦磁场计算结果的比较,验证高频磁场瞬态分析的准确性.利用瞬态分析方法,研究高频正弦激励电流密度在结晶器内钢液中产生的磁感应强度、感应电流及电磁力的变化规律.结果表明:钢液中磁感应强度和感应电流随激励电流密度的变化,其变化频率与激励电流密度的变化频唪相同,但由于结晶器壁有较强感应电流,钢液中磁感应强度和感应电流与激励电流密度的变化并非同步,说明电磁连铸结晶器内的高频磁场并非简谐波磁场;电磁力的变化频率是激励电流密度变化频率的两倍,激励电流密度达到正负幅值时,电磁力达到最大值,但当激励电流密度为零时,电磁力不为零,且部分电磁力会反向,严重时会导致液而波动,应加以控制.     

方坯软接触电磁连铸初始凝固区高频磁场的分布

通过实验检测和数值模拟方法研究结晶器切缝形式，弯月面位置以及感应线圈匝数等因素对坯软民磁连铸结晶器内高频磁场分布的影响，分析结果表明，采用通体切缝形式的结晶器具有比封闭切缝形式结晶器更好的透磁性，增加感应线圈匝数时，可增大高频磁场在铸坯初始凝固区的有效范围，当液态金属弯月面位于感应线圈上沿附近时，高频磁场地初始凝固区的有效作用范围较大，电磁压力分布的不均匀程度较大，有助于获得高表面质量的铸坯，通过拉坯实验获得了表面质量得到明显改善的Sn-10Pb合金铸坯。     

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%。     

电磁连铸铝合金扁锭结晶器内磁场的改善

用特斯拉计测量了电磁连铸铝合金扁锭结晶器内的磁感应强度,发现与只有感应线圈的情况相比,结晶器内的磁场严重衰弱,不能满足软接触电磁连铸的要求,其原因是结晶器铝壁的磁导率较小,造成电磁场的涡流损耗,导致结晶器内的磁场衰弱.硅钢片导磁性优良,将其布置在感应线圈周围,可以降低结晶器内磁路的磁阻,使大部分磁力线形成回路,从而减少磁场衰弱,提高结晶器内的磁感应强度.硅钢片在结晶器内的最佳布置情况为:在线圈底部和侧面都放置硅钢片,其中侧面放置6片,厚度为1.8 mm,与线圈距离为8.5 mm.     

移动磁场铸造用感应器的磁感应强度及分布

采用小线圈法和CT-3A特斯拉计相结合的试验方法，研究了移动磁场铸造用感应器磁场强度变化及分布特征。结果表明：磁感应强度沿纵向分布呈周期性变化；距感应器表面越近，变化幅度越大，反之，分布越均匀，磁感应强度随距离的增大而呈指数衰减；沿横向分布除边缘效应外，比较均匀。磁感应强度与输入电流安匝数成正比；采用铁磁性材料，有金属上型能明显增加感应器的磁场强度。     

连铸过程中间歇式高频磁场代替结晶器机械振动的可行性实验研究

探讨了连铸过程中用电磁力代替结晶器机械振动的可行性，用高速摄像机观察了保护渣的浸入、排出行为；测定了保护渣的消耗量，根据分瓣形水冷铜质结晶器无机械振动电磁模拟实验结果，选择比固有频率稍小的间歇频率、可保证结晶器与初期凝固坯间的润滑，获得了较好的铸坯表面质量。     

软接触电磁连铸结晶器内磁场分布与弯月面行为

通过实验测试和数值模拟的方法研究两段式软接触电磁连铸无缝结晶器结构、线圈位置、电源功率以及弯月面位置等因素对结晶器内高频磁场分布的影响。并采用Sn作为钢液的模拟工质测量了不同实验条件下两段式结晶器内的弯月面高度。研究结果表明:两段式结晶器的透磁效果随着结晶器上半段厚度的减薄而提高;增加电源功率时,可以增大高频磁场在铸坯初始凝固区域的强度及作用范围,有利于弯月面的形成;线圈位置越靠上,越有利于磁感应强度透过结晶器,有助于弯月面高度的增大;当金属液面位于感应线圈高度中心与线圈顶端位置之间时,高频磁场作用于初始凝固区域的有效作用较强,可产生较大的电磁压力,有助于获得高表面质量的铸坯。     

软接触电磁连铸对铸坯表面质量的影响

为改善铝基复合材料铸坯的表面质量,采用割缝式结晶器并在初始凝固区域分别施加等幅高频磁场和调幅磁场进行软接触电磁连铸实验。结果表明,施加等幅高频磁场能够有效提高铸坯的表面质量,随着输入电流从30 A增加到80 A,铸坯表面质量提高,得到表面光洁的铸坯,而施加高频调幅磁场,铸坯表面光亮度提高,但铸坯表面会出现周期性的振痕,且振痕出现的频率与调幅波的频率有关,频率越高,振痕的间隔就越小。     

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。     

铝合金电磁连铸技术的基础研究

研究在冷坩埚式结晶器外施加中频电磁场对铝合金连续铸造铸锭表面品质的影响，通过测量结晶器内的磁场分布确定了铝合金电磁连铸的基本工艺参数；研究结果表明，采用在结晶器壁开缝的方法可以有效的提高结晶器内的磁感应强度；当本工艺开缝数在12－18年条件下，磁场分布基本均匀，施加中频电磁场可有效地消除偏析瘤，明显地改善连铸坯的表面品质。     

软接触结晶器外对连铸坯施加高频电磁场的基础研究

考察了冷坩埚式结晶器高民磁场对连铸坯表面质量的影响。研究结果表明：采用在传统结晶器壁开缝的方法可以有效地提高型内的磁感应强度,而且结晶器内磁场分布基本均匀,施加高频电磁场的铸坯与传统连铸坯相比,表面振动痕深度明显减小,且表面光滑。     

钢的软接触电磁连铸技术

介绍了软接触电磁连铸技术并分析了其作用原理,该技术可有效提高铸坯的表面质量,着重分析探讨了工业上实现钢的软接触电磁连铸在结晶器结构、材质以及电磁场参数等方面需要解决的关键问题,并介绍了该技术的最新研究成果:高频调幅磁场电磁连铸技术和无结晶器振动的电磁连铸技术.     

异相位电磁连铸的电磁场分析

采用ANSYS有限元软件对空心管异相位电磁连铸中电磁场、力场的分布进行了模拟．结果表明：异相位磁场作用下,铸管中磁感应强度高且分布均匀;壁厚中部的金属熔体受到沿径向的电磁推力,向外结晶器方向流动;石墨环附近的金属熔体和初凝壳受到电磁斥力的作用,可以避免“抱芯”,减少摩擦,抑制了偏析瘤的形成,进而提高了铸管表面质量．     

激励线圈匝数对软接触结晶器内磁场和电磁压力的影响

通过建立软接触电磁连铸结晶器内电磁场计算的三维有限元数学模型,模拟分析了高频磁场激励线圈匝数在2～5匝变化,对切缝结晶器内磁感应强度和电磁压力分布的影响。结果表明,线圈匝数变化不会改变结晶器内磁感应强度和电磁压力的分布特征;沿结晶器高度方向上,磁感应强度和电磁压力都在钢液面下5～6 mm位置出现峰值;在周向上,切缝处的磁感应强度和电磁压力值高于分瓣体中心处。随线圈匝数增加,结晶器内磁感应强度和电磁压力的数值均明显增加,但其分布的不均匀性也随之加剧,因此线圈匝数存在最优值,取3匝或4匝是比较合理的。     

电磁连铸系统磁场的数值模拟及试验研究

以电磁场理论为依据，建立了电磁连铸成型系统的物理和数学模型，用小线圈法实测了不同电源功率时系统内的磁场强度，得出了结晶器内磁场的分布规律；并且进行了铝合金电磁连铸的成型试验，研究了工艺参数对铸锭表面质量的影响；用有限元法数值模拟了感应线圈位置以及感应线圈与结晶器间距对成型系统内磁感应强度和分布的影响。结果表明：磁感应强度的最大值位于感应线圈的中心位置；感应线圈与结晶器间的距离增大，磁感应强度明显减小，5～10mm的间距对电磁连铸过程较为有利。研究结果表明合理设计电磁连铸系统有利于得到分布合理的磁场，提高电源效率，确定合理的工艺参数可以保证电磁连铸的顺利进行并有利于改善铸坯的内外部质量。