電磁場作用下液體金屬液面運(yùn)動及控制規(guī)律的研究.pdf

1、隨著磁流體力學(xué)理論在冶金工業(yè)中的應(yīng)用和不斷發(fā)展,在傳統(tǒng)鑄造過程中越來越多的利用各種形式的電磁場來改善鑄坯的質(zhì)量.其中,電磁成形技術(shù)(電磁鑄造與電磁連鑄)和電磁攪拌技術(shù)是電磁場在冶金中應(yīng)用的典型例子.在鑄造過程中液體金屬的液面運(yùn)動行為對鑄坯的質(zhì)量具有極為重要的意義,該文系統(tǒng)研究了電磁成形與電磁攪拌技術(shù)中所用電磁場的分布規(guī)律和不同電磁場作用下液體金屬液面的運(yùn)動行為,以獲得液體金屬液面運(yùn)動的電磁控制規(guī)律.該文使用激光測量傳感器測量了液體金屬液

2、面運(yùn)動和液面波動規(guī)律;使用小線圈法測量了不同實(shí)驗(yàn)條件下的電磁場分布.主要結(jié)論如下:感應(yīng)器通入高頻電流和中頻電流兩種情況下,感應(yīng)器內(nèi)部的磁場分布趨勢相同,感應(yīng)器內(nèi)部的磁感應(yīng)強(qiáng)度沿感應(yīng)器高度中心對稱,半徑越大的位置,磁感應(yīng)強(qiáng)度越強(qiáng).在電源頻率一定的情況下,當(dāng)金屬液面與線圈上平面平齊時,液面波動平緩,在施加相同功率的交變電磁場條件下所得液面形狀凸起越高,是電磁鑄造所要求的液面狀態(tài).變化電源功率,僅改變磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小,磁場的分布趨勢不變;施加

3、功率越大,磁感應(yīng)強(qiáng)度越大.因此在電源頻率一定的情況下,施加功率越大,液面凸起越高,但是液面波動也越劇烈;從連鑄中液面的穩(wěn)定性考慮應(yīng)當(dāng)選擇恰當(dāng)加載功率,使液面有一定凸起,同時使液面波動不至于太劇烈.施加相同電源功率情況下感應(yīng)器內(nèi)通入中頻電流時可以獲得更大的磁感應(yīng)強(qiáng)度.因此在相同功率下,f=2.5kHz液面凸起較f=30kHz時大,在電磁鑄造中能達(dá)到更好的電磁成形效果.有載條件下存在集膚效應(yīng),在金屬內(nèi)部磁感應(yīng)強(qiáng)度基本為零;在集膚層,磁場分布