流动控制结晶器内钢液流场特性的实验研究(Ⅰ)

以Pb－Sn－Bi低熔点合金和硅油分别模拟用液和保护渣．采用热模拟实验方法在自行设计的连铸实验机上,对双条形恒稳磁场条件下板坯连铸结晶器（FC．Mold）内二维流场的特性进行了热模拟实验研究。结果表明：FC．Mold不仅能够十分有效地稳定液面和抑制水口的出流速度,而且能够促进上部回流区加速流动。因此,FC．Mold可以用来控制和改善结晶器内流场的形态。     

水口浸入深度与拉坯速度对电磁制动下板坯结晶器内金属流动的影响

以水银为实验工质,通过物理模拟考察板坯连铸电磁制动时,水口浸入深度和拉坯速度对结晶器内液态金属流动的影响规律.采用超声波多普勒测速仪测量了在结晶器上部磁场B1 =0.18 T和下部磁场B2=0.5T的情况下,板坯结晶器(模型)内水银的流速分布.实验表明:(1)加大水口浸入深度整体上使液面水平流速下降,且提高该流动的稳定性(湍流度降低);而当水口浸入深度过深时,会引起液面水平流向改变.(2)水口出流的射流流速及其对结晶器窄面的撞击强度,以及液面的水平流速与其湍流度依然随拉坯速度提高而增强;同时,结晶器窄面附近上、下回流区金属液的铅垂速度均趋增大,且上回流区金属液对窄面冲刷的相对强度表现为先升高后降低,而下回流区金属液对窄面冲刷的相对强度则呈持续增强趋势.     

流动控制结晶器内钢液运动的规律

在连铸实验装置上 ,以低熔点Pb Sn Bi合金和硅油分别模拟钢液和保护渣 ,对流动控制结晶器内钢液流动规律进行了实验研究。结果表明 ,流动控制结晶器能够控制弯月面的波动和水口区域的流动状态 ,对改善连铸坯表面及内部质量具有良好的作用。     

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。     

高频电磁场作用下矩形软接触结晶器内金属液面行为的实验研究

利用Sn-Pb—Bi合金研究了高频磁场作用下262 mm×84 mm矩形软接触结晶器内的金属液面行为．结果表明, 金属液面的形状在软接触结晶器的切缝、分瓣体、角部以及宽面和窄面等处存在明显的不均匀性;在角部和切缝处金属液面凸起较大．通过减少角部切缝、周向上不均匀布置切缝的措施,可以改善金属液面变化的不均匀性．当金属初始液位处于线圈高度的中心偏上位置时,高频磁场作用下的金属液面凸起较高,三相点下移较深,且弯月面变形越平直．将液面控制在位于线圈中心偏上位置附近,可达到节约电能和提高铸坯表面质量的目的．实验结果还表明,增加电源功率可显著提高金属液面的高度,弯月面凸起增强, 但功率过高时,金属液面波动加剧．不同材质和结构的结晶器对应不同的最佳功率范围．     

两段式方坯结晶器内电磁场分布及弯月面行为

研究了4个不同材质和连接方式的软接触电磁连铸用两段式方坯结晶器内的磁场分布规律,并采用Sn作为钢液的模拟工质测量了结晶器内的弯月面高度.研究表明:①当线圈顶部高于连接面35 mm,内部金属液面高于连接面20mm时,结晶器内磁场分布较均匀,相对应的弯月面也较高;②相同材料两段式结晶器采用焊接法比机械连接法效果好;(③结晶器壁产生的感应电流是影响结晶器内部磁场的重要因素;④两段式结晶器上部材料应选择电导率和磁化率都较低的材料.     

废弃锡合金真空分离回收金属（英文）

以废弃锡合金的回收利用为目标,计算绘制了Sn-Pb、Sn-Sb及Sn-Zn二元合金的气-液相平衡成分图。结果表明:Pb、Sb及Zn能够有效地与Sn分离。以此为指导,对不同成分的Sn-Pb合金、Sn-Pb-Sb合金、Sn-Pb-Sb-As合金、粗Pb合金以及Sn-Zn合金开展真空蒸馏工业化实验研究。实验结果表明:Sn-Pb合金在1323K条件下经真空蒸馏可获得含Pb99%的粗Pb和含Pb≤0.003%的Sn;Sn-Pb-Sb合金经一次真空蒸馏,可得到含Sn量90%、含Pb量≤2%、含Sb量≤6%的粗Sn和含Sn≤2%的粗Pb;粗Sn经过真空蒸馏后,产品中Pb和Bi含量达到Sn锭GB/T 728—2010中Sn99.99A级标准,超过50%的As和Sb得到脱除;Sn-Pb合金在1173 K。体系压力20-30 Pa条件下真空蒸馏8-10 h,得到的产品Zn中含Sn0.002%,Sn中含Zn约3%。     

杂质离子对电沉积Fe-Ni-Cr合金镀层质量的影响

采用氯化物-硫酸盐混合体系电沉积Fe-Ni-Cr合金。分析了电镀液中产生有机杂质和金属杂质的途径、处理方法和对镀层质量的影响。电镀液中有机杂质可采用活性炭处理,金属离子杂质Cu2 、Zn2 、Pb2 、Sn2 含量分别不能超过0.06 g/L0、.34 g/L0、.27 g/L0、.15 g/L,可采用低电流电解法除去。     

液-固相轧制法生产Al-8Sn-2.5Si-2Pb-0.8Cu-0.2Cr/钢复合轴瓦带的组织与性能

采用液-固相轧制复合法生产Al-8Sn-2．5Si-2Pb-O．8Cu-O．2Cr／钢复合轴瓦带．通过表面处理后的钢带能很好地与Al合金液润湿并产生冶金结合，且结合强度高、界面牢固．同时，液-固相轧制冷却速度大，金相观察表明Al合金为细晶的显微组织；电子探针观察表明：Si，Sn，Pb和Cr等元素在组织内分布均匀，有利于提高轴瓦性能．     

电磁制动下板坯结晶器内金属流动的物理模拟

以水银为实验工质,通过物理模拟考察板坯连铸电磁制动时,电磁场对结晶器内液态金属流动的影响规律。采用超声波多普勒测速仪测量了结晶器上部磁场B1=0、0.18、0.36 T和0.5 T,结晶器下部磁场B2=0.5 T情况下,板坯结晶器(模型)内水银的流速分布,考察了磁场强度对结晶器内及液面处金属流动,及其对结晶器窄壁的冲刷作用等的影响。实验结果表明,板坯连铸时,对于抑制液面波动的结晶器上部磁场应选择较低的磁场强度,而用于实现钢水稳定和形成活塞流的结晶器下部磁场,则应选择高的磁场强度。在本文实验条件下,磁场匹配关系B1=0.18 T、B2=0.5 T时,结晶器内的金属流场较为理想,表现为届时既可控制液面波动,又能使结晶器下部的金属流动基本实现活塞流。     

电磁制动下薄板坯结晶器内钢液流动优化

电磁制动对结晶器内钢液流动具有显著影响,为明确电磁力对高拉速薄板坯结晶器内流场分布的影响规律,建立了薄板坯电磁连铸结晶器内钢液流动的三维数学模型,利用数值计算方法研究磁场与流场耦合对钢液的流动影响。模拟结果表明,五段式电磁制动技术产生的恒稳磁场可以显著抑制钢液湍流流动,降低弯月面波动,且具有稳定钢渣界面的作用;通过研究高拉速与制动力的产生关系,揭示了由线圈产生的磁感应强度与不同拉速的匹配程度。     

DISTRIBUTION OF THE MAGNETIC FIELD AND ITS CONTROL EFFECT ON THE MOLTEN METAL FLOW IN FLOW CONTROL MOLD

A thermo-simulation experimental continuous caster was established to study the effect of two static magnetic fields imposed the whole width of the mold on the molten metal flow. Low melting point Bi-Pb-Sn alloy and silicon oil were adopted to simulate the molten metal and mold powder respectively. The results show that the control effect of electromagnetic fields on the molten metal flow in the different zones of mold is different. Therefore it is important to study and design new types of magnetic fields to satisfy the request of controlling the molten metal flow in the mold.     

板坯连铸结晶器流场及液面波动水模研究

以我国实际生产的某结晶器为原型,建立1∶1有机玻璃水模型,模拟研究了结晶器断面和中间包液位对板坯连铸结晶器流场形态和结晶器液面波动的影响。中间包液位改变了水口出口的压力从而使结晶器流场和液面波动发生变化。通过实验研究进一步认识了板坯连铸结晶器液面波动及其影响因素,并用以指导高质量连铸坯的生产。     

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.     

不同形状板坯结晶器钢液表面流速的物理模拟

采用1∶1水力学模型研究了不同角部形状结晶器表面钢液流动行为。考察了拉速、水口插入深度、断面宽度对不同角部形状的板坯结晶器角部钢液表面流速的影响。结果表明,与直角结晶器相比,由于倒角结晶器倒角面的存在,其对角部液面流速有显著影响,并且随着倒角面斜长的增加而增大。另外,直角结晶器中角部流场随各因素改变量较小,角部流场属于死区。而倒角的存在改变了角部的流动状态,增大了角部钢液流动速度,有利于改善铸坯表面质量。     

EMBr对高拉速薄板坯钢水动态行为影响的模拟

在高拉速薄板坯的生产工艺研究中,结晶器内钢水流场是决定坯壳均匀性、液面卷渣概率等铸坯质量问题的关键因素。EMBr能够显著改变钢水流场,是改善这些问题的关键工艺技术。因此,对结晶器内钢水流场的模拟、分析与优化是必不可少的工作。以往的研究中,相关的数据与理论指导较少,针对薄板坯无头轧制产线,高拉速连铸机的分析与研究更鲜有报道。因此基于该高拉速连铸机,采用数值模拟方法获得了结晶器内不同电磁制动电流强度的磁感强度分布。采用电磁与多相流耦合模式,针对不同磁感强度条件下的结晶器钢水流场分布与液面形貌进行了仿真模拟,并分析了电磁制动对液面波动的影响。结果表明,基于固定的工况环境,电磁制动电流值为175 A时钢水流场分布均匀,钢水液面流速相对最低,最高流速约为0.6 m/s,同时液面高度差与剪切角相对最小。该条件最有利于减少因坯壳不均或液面卷渣造成铸坯缺陷的概率。电流值225 A相比125 A时,钢水液面位置磁感强度仅提高0.02 T,液面到达稳定时间仅缩短约1 s。因此存在综合评判下的最优电流值。     

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…

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（表征接触状态的量）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动运动的理论分析，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ｆｉ接近于实验系统的固有频率时，金属液产生共振运动使用弯月面和铸型之间的间断接触距离增大，金属液缓冷效果相对较好，和连续磁场对比，间断磁场能更有