间断高频磁场作用下连铸铸型内金属液的运动和铸坯的表面质量Ⅱ.金属液的运动特性

借助于光纤摄像机观测了钢液的模拟物─—液体Ga和铸型之间的接触状态，研究了间断接触距离（表征接触状态的星）和磁场间断频率的依存关系，进行了间断磁场作用下液体金属共振运动的理论分析在分别加间断磁场和连续磁场的条件下，进行了Sn的连续铸造模拟实验当间断频率f1接近于实验系统的固有频率时，金属液产生共振运动使弯月面和铸型之间的间断接触距离增大，金属液缓冷却效果相对较好和连续磁场对比，间断磁场能更有效地抑制铸型振动引起的液面运动，在获得同等表面质量铸坯的情况下，可以节省电力50％－70％     

间断高频磁场作用下连铸铸型内金属液的运动和铸坯的表面质量 Ⅰ.液体金属弯月面运动对铸坯表面质量的影响

为了消除连铸钢坯的表面缺陷，提出了在铸型外部加间断高频交流磁场的铸造方法.用液体Ga作为钢液的模拟物，借助于激光测位仪研究了外加间断磁场对铸型内液体金属运动的影响.通过Sn的连续铸造模拟实验，探讨了弯月面波动和铸坯的表面质量之间的关系.结果表明，外加间断磁场能控制铸型内液体金属的运动，改善铸坯的表面质量控制弯月面的运动，可使铸坯表面形成和间断频率fi相应的条纹.当fi接近于实验系统的固有频率时，电磁场抑制液面运动的效果最好，铸坯的表面质量最佳.     

MOTION OF MELT IN CONTINUOUSLY CASTING MOLD AND SURFACE QUALITY OF INGOT UNDER INTERMITTENT HIGH FREQUENCY MAGNETIC FIELD Ⅰ. Effect of the Motion of Melten Meniscus on Surface Quality of Ingot

为了消除连铸钢坯的表面缺陷，提出了在铸型外部加间断高频交流磁场的铸造方法，用液体Ｇａ作为钢液的模拟物，借助于激光测位仪研究了外加间断磁场对铸型内液体金属运动的影响。通过Ｓｎ的连续铸造模拟实验，探讨了月弯月面波动和铸坯的表面质量之间的关系。     

行波磁场对水平连铸铜板坯结晶器内熔体受力和流动的影响

对行波磁场下连铸锡磷青铜的流动过程进行了数值模拟。结果表明,行波磁场的电流强度仅影响金属液的流动速度,电流强度与流动速度成正比变化;行波磁场的电流频率不仅影响金属液的流动速度,而且影响金属液的流动形态;对于二流水平连铸,施加行波磁场时需要考虑两个磁场之间的相互作用,通过调整通电方式可以避免不利影响。     

多维振动对铸造充型过程的影响

为研究不同的振动参数对铸造充型性能的影响,利用ProCAST对静止条件下铸型进行充型模拟。另外,基于EDEM-Fluent固液耦合模型,在两相流场条件下近似模拟多维振动充型过程金属液中固体颗粒的运动状态。各组振动参数的模拟方案借助正交试验方法,分析不同频率、振幅、自由度的多维振动对充型性能的影响。结果表明,振动自由度、频率对充型性能的影响较显著,振幅对充型性能的影响较弱。在多维振动条件下金属液充型比静止条件下充型效果好。     

直流磁场下双金属复层铸坯制备

借助工程应用软件FLUENT ,模拟研究了直流磁场对双金属复层铸坯制备过程金属液流动的影响规律,依据模拟优化的工艺参数,成功制得复层铝合金铸坯.结果表明,直流磁场可以有效抑制浇注入口金属液流速度,减少其射流深度,同时还可以有效控制铸型中心处出现的回流区;电磁制动效果随着磁场强度B增大而明显增加,但是当B达到某一临界值后,继续增加B,电磁制动效果增加幅度不大;在200mm·min-1的拉坯速度下给铸型宽度方向施加0.15T直流磁场,能使两种金属液体流动平稳,不发生混流.在此工艺参数下,实验中成功制备了双金属复层铝合金铸坯.     

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.     

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.     

铝合金连铸过程中电磁场对液穴形态及微观组织的影响

在低频交变电磁场作用下,对7075铝合金CREM法半连铸过程中,熔体弯液面形状随磁场强度及磁场频率的变化、以及15Hz条件下,液穴状态及相应的微观组织结构随磁场强度的变化进行了试验研究。结果表明：随着磁场强度及磁场频率的增大,弯液面曲率半径减小;并且当磁场频率一定时,随着磁场强度增加,弯液面曲率半径及熔体与结晶器接触高度减小,初凝亮形成位置点降低,液穴深度变浅。相应地,铸锭中近球形组织增加,蔷薇形组织减少,整体组织变得更加细小和均匀。     

高负压度对消失模铸造工艺的影响

本文研究了负压度对消失模铸造的铸型强度、金属液充填能力、铸件表面质量的影响．结果表明，高的负压度会提高干砂铸型的强度和金属液的充填能力，在高负压度条件下，涂料高的透气性会导致铸件产生结疤缺陷。     

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。     

EFFECT OF INTERMITTENT HIGH FREQUENCY MAGNETIC FIELD ON INITIAL SOLIDIFICATION IN CONTINUOUS CASTING

1.IntroductionThesurfacequalityofcontinuouslycastingotscanbeimprovedbyimposingahighfrequencymagneticfieldfromtheoutsideofamold.Slowcoolingsolidificationofmeltisthoughttobeanimportantreasonofimprovingsurfacequalityll--4].Inordertoclarifythemechanismofimprovingsurfacequalitybyimposingmagneticfieldandcontroltheinitialsolidificationofcontinuouslycastmetal,itisimportanttostudytheeffectofslowcoolingcausedbymagneticfield.onthetemperaturedistributionofthemeltandtheformationpositionofinitialsolidificat…     

方坯软接触电磁连铸结晶器内钢液弯月面行为的热模拟

以低熔点Ｐｂ－Ｓｎ－Ｂｉ合金作为钢液模拟工质,对谐波高频磁场作用下,方坯软接触电磁连铸结晶器内钢液的弯月面行为进行热模拟的实验研究,通过录像手段记录高频磁场作用下非导电石英玻璃容器内液态金属的弯月面行为,并采用“浸镀法”测得不同实验条件下的弯月面形状,掌握了高频磁场作用下液态金属弯月面的波动特性及不同感应线圈实验参数对弯月面行为特征的影响效果,研究表明：方坯结晶器内高频磁场沿结晶器周向的不均匀分布     

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。     

高频电磁场对15CrMo连铸坯表面质量和等轴晶率的影响机理

采用小线圈法对结晶器内的磁场分布进行了测量,并对结晶器内磁场,电磁力和钢液流速分布进行了数值模拟.在实验室连铸机上进行了合金结构钢15CrMo的连铸实验,对连铸坯表面形貌进行了观察与分析.提出了高频电磁场对连铸坯质量影响的机理:施加高频电磁场后,保护渣通道拓宽,铸坯与结晶器壁间的渣道动压减小,有效地抑制了铸坯表面振痕的产生;受电磁场Joule热以及保护渣热阻增加的影响,已结晶同相的温度梯度减小,柱状晶生长受到抑制.此外,实验测量和数值模拟结果表明,由于磁场在拉坯方向分布不均匀,在弯月面区域形成上,下2个,,向相反的涡流,钢液环流造成固/液界面前沿液柑的温度梯度减小,有利于形成成分过冷而获得发达的等轴晶组织.     

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。     

间歇式高频磁场作用下保护渣浸入深度的计算模型

在间歇式高频磁场作用下,通过高速摄像机测并研究了熔融金属弯月面的形状及其波动行为、建立了保护渣浸入深度的理论计算模型,经与实验结果比较,计算值与实验值吻合,由此提出在钢的连铸过程中采用间歇式高频磁场代替结晶器机械振动的可能性。