在連鑄過(guò)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(guò)程中,交變磁場(chǎng)產(chǎn)生的電磁力也會(huì)引起液面的波動(dòng),因而如何對(duì)液面的波動(dòng)和變形行為進(jìn)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(dòng)行為,本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)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(dòng)規(guī)律。設(shè)計(jì)了不同形式的磁場(chǎng)發(fā)生器,用低熔點(diǎn)Ga-In-Sn合金模擬鋼液,采用“電磁感應(yīng)法”測(cè)量了磁場(chǎng)發(fā)生器所產(chǎn)生的交變磁場(chǎng),獲得了不同參數(shù)下的磁場(chǎng)分布規(guī)律;采用激光位移傳感器測(cè)得不同參數(shù)下合金液面的變形及波動(dòng)情況;采用流場(chǎng)—磁場(chǎng)雙向耦合算法分析了三維模型下流動(dòng)鋼液的液面變形規(guī)律等。實(shí)驗(yàn)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(dāng)對(duì)液面進(jìn)行電磁控制后,液面鼓包高度明顯降低,波動(dòng)也有一定程度的減弱。隨著磁場(chǎng)發(fā)生器線圈電流強(qiáng)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(dòng)也進(jìn)一步減弱。磁場(chǎng)發(fā)生器與液面的距離對(duì)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(dòng)越弱。模擬研究了液面磁感應(yīng)強(qiáng)度對(duì)液面變形的影響。增加磁場(chǎng)發(fā)生器的電流和減小磁場(chǎng)發(fā)生器與液面的距離,液面磁感應(yīng)強(qiáng)度增加,... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．４電磁制動(dòng)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(dòng)和變形彳Ｔ為的研咒現(xiàn)狀??

表面變形進(jìn)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(lái)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(dòng)跟所加磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度和電流頻率有一定關(guān)系，實(shí)驗(yàn)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(chǎng)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(chǎng)下的波動(dòng)和變形行為??戀塵??圖１．６低頻磁場(chǎng)下水銀液面的波動(dòng)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(chǎng)下的波動(dòng)和變形情況。在磁感應(yīng)強(qiáng)度較小時(shí)，金屬液面會(huì)??產(chǎn)生對(duì)稱波動(dòng)。當(dāng)磁場(chǎng)頻率比較低的時(shí)候，液面波動(dòng)的大小與所在磁場(chǎng)內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)??？?９?？??

東北大學(xué)碩士學(xué)位論文?第１章緒論??度關(guān)系密切［３３］。從圖１．７可以看出，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度增大時(shí)，金屬液表面波動(dòng)變強(qiáng)，并且??波動(dòng)頻率增加。??－?圓??圖１．７水銀液面在電磁力作用下的劇烈波動(dòng)??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(shí)間均項(xiàng)是基本可以忽??略不計(jì)的，振動(dòng)項(xiàng)會(huì)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(dòng)［３４］。??ＹＦａｕｔｒｄｌｅ等人將水銀作為實(shí)驗(yàn)材料，改變磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)頻率，觀察該參數(shù)對(duì)??液面變形行為的影響［３５］。圖１．８為磁感應(yīng)強(qiáng)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(qiáng)度后的液滴形狀。實(shí)驗(yàn)表明，在磁感應(yīng)強(qiáng)度較小的情況下，液滴??表面變形是對(duì)稱的；增加一定的磁感應(yīng)強(qiáng)度時(shí)，液滴的變形仍然規(guī)則，但是液滴表面??波動(dòng)幵始不對(duì)稱。在實(shí)驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)，改變磁場(chǎng)頻率，液面波動(dòng)頻率會(huì)發(fā)生變化，其頻??率大小與磁場(chǎng)的頻率大小基一致

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]磁約束作用下金屬液面變形和波動(dòng)行為的模擬研究[D]. 李陽(yáng).東北大學(xué) 2015
[2]基于激光位移傳感器的工件角度測(cè)量系統(tǒng)的研究[D]. 孫冶.長(zhǎng)春理工大學(xué) 2010
[3]方坯連鑄機(jī)拉速優(yōu)化與控制研究[D]. 王煜.東北大學(xué) 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(xué) 2002
[5]電磁場(chǎng)作用下液體金屬液面運(yùn)動(dòng)及控制規(guī)律的研究[D]. 張斌.大連理工大學(xué) 2002



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