在連鑄過程中,結(jié)晶器內(nèi)鋼液表面的穩(wěn)定程度是決定鑄坯質(zhì)量的重要因素。在電磁連鑄過程中,交變磁場產(chǎn)生的電磁力也會引起液面的波動,因而如何對液面的波動和變形行為進行電磁控制是提高鑄坯質(zhì)量的關(guān)鍵。為了高效合理的控制液面的變形和波動行為,本文通過實驗和數(shù)值模擬的方法研究了電磁控制下液面鼓包的變形及波動規(guī)律。設(shè)計了不同形式的磁場發(fā)生器,用低熔點Ga-In-Sn合金模擬鋼液,采用“電磁感應(yīng)法”測量了磁場發(fā)生器所產(chǎn)生的交變磁場,獲得了不同參數(shù)下的磁場分布規(guī)律;采用激光位移傳感器測得不同參數(shù)下合金液面的變形及波動情況;采用流場—磁場雙向耦合算法分析了三維模型下流動鋼液的液面變形規(guī)律等。實驗發(fā)現(xiàn):液態(tài)金屬的流股沖擊液面,在液面形成鼓包變形。當對液面進行電磁控制后,液面鼓包高度明顯降低,波動也有一定程度的減弱。隨著磁場發(fā)生器線圈電流強度增加,電磁控制的效果更加明顯,液面變形高度隨之減小,液面波動也進一步減弱。磁場發(fā)生器與液面的距離對電磁控制的效果有一定的影響。距離越近,液面變形高度越小,波動越弱。模擬研究了液面磁感應(yīng)強度對液面變形的影響。增加磁場發(fā)生器的電流和減小磁場發(fā)生器與液面的距離,液面磁感應(yīng)強度增加,... 

【文章來源】：東北大學遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：90 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．４電磁制動技術(shù)的原理??Ｆｉｇ．?１．４?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ?ｏｆ?ＥＭＢＲ??１．４電磁ｆｉｄ制下金屬液面波動和變形彳Ｔ為的研咒現(xiàn)狀??

表面變形進行了觀察和研宄。ＫＰｅｒｉｃｌｅｏｕｓ等人將鈦鋁合金（ＴｉＡｌ）放在由銅材料制成??的水冷坩堝內(nèi)，想利用電磁力來提高其鑄造質(zhì)量。結(jié)果表明液態(tài)金屬的表面變形和波??動跟所加磁場的磁感應(yīng)強度和電流頻率有一定關(guān)系，實驗裝置及液面變形情況如圖１．５??所示［３２］。??ＰＨ??懸??圖】．５鈦鋁液態(tài)合金自由液面在磁場中的變化??Ｆｉｇ．?１．５?Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｆｒｅｅ?ｓｕｒｆａｃｅ?ｏｆ?ｔｉｔａｎｉｕｍ?ａｌｕｍｉｎｕｍ?ｌｉｑｕｉｄ?ａｌｌｏｙ?ｕｎｄｅｒ?ｔｈｅ?ｍａｇｎｅｔｉｃ?ｆｉｅｌｄ??１．４．１．１液態(tài)金屬表面在低頻磁場下的波動和變形行為??戀塵??圖１．６低頻磁場下水銀液面的波動情況??Ｆｉｇ．?１．６?Ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｍｅｒｃｕｒｙ?ｌｅｖｅｌ?ｉｎ?ｌｏｗ?ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ?ｍａｇｎｅｔｉｃ?ｆｉｅｌｄ??圖１．６為液面在低頻磁場下的波動和變形情況。在磁感應(yīng)強度較小時，金屬液面會??產(chǎn)生對稱波動。當磁場頻率比較低的時候，液面波動的大小與所在磁場內(nèi)的磁感應(yīng)強??？?９?？??

東北大學碩士學位論文?第１章緒論??度關(guān)系密切［３３］。從圖１．７可以看出，當磁感應(yīng)強度增大時，金屬液表面波動變強，并且??波動頻率增加。??－?圓??圖１．７水銀液面在電磁力作用下的劇烈波動??Ｆｉｇ．?１．７?Ｔｈｅ?ｖｉｏｌｅｎｔ?ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｍｅｒｃｕｒｙ?ｓｕｒｆａｃｅ?ｕｎｄｅｒ?ｔｈｅ?ａｃｔｉｏｎ?ｏｆ?ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ?ｆｏｒｃｅ??Ｇａｌｐｉｎ等人研宄表明，在頻率比較低的情況下，電磁力的時間均項是基本可以忽??略不計的，振動項會使液態(tài)金屬內(nèi)的磁壓力產(chǎn)生改變，引起了液面的振動［３４］。??ＹＦａｕｔｒｄｌｅ等人將水銀作為實驗材料，改變磁感應(yīng)強度和磁場頻率，觀察該參數(shù)對??液面變形行為的影響［３５］。圖１．８為磁感應(yīng)強度特別小的情況下液滴表面的形狀，圖１．９??是增加一定磁感應(yīng)強度后的液滴形狀。實驗表明，在磁感應(yīng)強度較小的情況下，液滴??表面變形是對稱的；增加一定的磁感應(yīng)強度時，液滴的變形仍然規(guī)則，但是液滴表面??波動幵始不對稱。在實驗中還發(fā)現(xiàn)，改變磁場頻率，液面波動頻率會發(fā)生變化，其頻??率大小與磁場的頻率大小基一致

【參考文獻】：
期刊論文
[1]電磁連鑄技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展[J]. 陳偉,王琛.  河北理工大學學報(自然科學版). 2011(04)
[2]復(fù)合磁場作用下金屬液面行為的實驗研究[J]. 鄧安元,王恩剛,徐永義,張興武,赫冀成.  金屬學報. 2010(08)
[3]交變磁場作用下金屬液面的變形和波動行為[J]. 鄧安元,徐永義,王恩剛,張興武,赫冀成.  中國有色金屬學報. 2010(04)
[4]電磁攪拌技術(shù)的發(fā)展[J]. 吳存有,周月明,侯曉光.  世界鋼鐵. 2010(02)
[5]連鑄坯表面振痕形成機理研究[J]. 王賀利,雷作勝.  連鑄. 2009(05)
[6]電磁連鑄冶金技術(shù)及應(yīng)用現(xiàn)狀[J]. 金百剛,王強,田勇,王軍,陳明,王文仲,赫冀成.  冶金設(shè)備. 2009(02)
[7]電磁制動技術(shù)的發(fā)展及在板坯連鑄結(jié)晶器中的應(yīng)用[J]. 倪升起,彭世恒,仇圣桃,郭上型.  連鑄. 2009(01)
[8]高頻調(diào)幅磁場分布和液面波動行為研究[J]. 王宏明,柏立慶,李桂榮,夏小江,戴起勛,任忠鳴,鄧康,雷作勝.  特種鑄造及有色合金. 2006(08)
[9]高頻電磁場作用下矩形軟接觸結(jié)晶器內(nèi)金屬液面行為的實驗研究[J]. 王恩剛,鄧安元,赫冀成.  金屬學報. 2006(04)
[10]結(jié)晶器電磁攪拌技術(shù)的應(yīng)用實踐[J]. 黃社清,茆勇,龔志翔.  安徽冶金科技職業(yè)學院學報. 2005(04)

博士論文
[1]鋼電磁連續(xù)鑄造技術(shù)的研究[D]. 張志峰.大連理工大學 2002

碩士論文
[1]磁約束作用下金屬液面變形和波動行為的模擬研究[D]. 李陽.東北大學 2015
[2]基于激光位移傳感器的工件角度測量系統(tǒng)的研究[D]. 孫冶.長春理工大學 2010
[3]方坯連鑄機拉速優(yōu)化與控制研究[D]. 王煜.東北大學 2009
[4]電磁鑄造中電磁壓力的數(shù)值模擬[D]. 曲方懿.大連理工大學 2002
[5]電磁場作用下液體金屬液面運動及控制規(guī)律的研究[D]. 張斌.大連理工大學 2002



本文編號：3605783