电磁场作用下材料加工新技术

材料电磁加工已成为金属材料基础研究和开发制备新技术的重要领域 .在材料制备过程中施加电磁场 ,不仅改善了金属铸坯的外部质量 ,而且细化了铸坯内部的凝固组织 .随着超导强磁场技术的发展 ,电磁场在控制金属凝固、改善电镀质量及防止金属腐蚀等方面将越来越重要 .     

中频电磁场对连续铸造铝合金铸锭表面质量影响

研究了在冷坩埚式结晶器外施加中频电磁场对铝合金连续铸造铸锭表面质量的影响，通过测量结晶器内的磁场分布确定了铝合金电磁连铸的基本工艺参数．研究结果表明：采用在结晶器壁开缝的方法可以有效地提高结晶器内的磁感应强度．对本工艺，当开缝数在12—18的条件下，磁场分布基本均匀；施加中频电磁场可有效地消除偏析瘤，明显地改善连铸坯的表面质量．     

低频电磁热顶铸造7050铝合金的表面质量和组织

在传统热顶铸造基础上,开发了一种新的热顶铸造结晶器,并在铸造过程中施加了低频电磁场,得出了稳定铸造φ500 mm 7050高强铝合金铸锭的工艺条件;当电磁场频率为15 Hz、磁场强度为10000 At时,铸造出了表面光滑的铸锭.采用偏光显微镜(Leica DMI)观察试样,分析试样的微观组织.实验结果表明:铸造过程中施加低频电磁场能提高铸锭的表面质量,细化铸锭的内部组织,以及抑制铸锭内部裂纹的产生.总结了低频电磁铸造改善表面质量和细化组织的原因以及低频电磁场对液穴形状的影响.     

空心铜管坯水平电磁连铸过程的电磁效应研究

以中试规模的空心管坯水平连续铸造系统为基础,研究了不同功率的中频电磁场对空心铜管坯凝固组织及力学性能的影响,提出了在空心铜管坯水平连铸过程中施加中频电磁场改善铸坯质量的方法.研究结果表明:当施加频率为1 kHz的电磁场时,空心管坯的表面粗糙度降低了约50%;当施加功率为20 kW的电磁场时,空心铜管坯的组织得到细化,抗拉强度提高了约40%,延伸率提高了50%;当施加30 kW的电磁场时,铜管坯组织粗化,力学性能下降.     

软接触结晶器电磁连铸中初始凝固基础研究

研究了软接触结晶器电磁连铸传热凝固特点，通过对实验室条件下金属Ｓｎ在连铸过程中的温度场、初始凝固点和坯壳厚度的测定，得到了它们受电磁场影响的基本规律，分析了它们对铸坯表面质量的影响．结果表明：在电磁场的作用下，液相区内的金属温度趋于均匀，初始凝固点降低，初生坯壳变薄，铸坯表面质量明显改善．     

电磁场控制连铸结晶器内弯月面区域金属流动状态的试验研究

在连铸实验装置上,以低熔点PbSnBi合金和硅油分别模拟钢液和保护渣,对施加电磁场前后弯月面区域金属流态进行了试验研究·结果表明:双条形电磁场对弯月面区域的金属运动速度有较强抑制作用;能够改善连铸坯初凝固壳生成和生长的条件     

直浇道电磁搅拌对连铸坯凝固组织影响

中缩和偏析缺陷对铸坯质量有很大的影响，在直浇道外施加电磁搅拌可以明显地改善连铸坯的凝固组织，并提高连铸坯的质量。选用低熔点Sn-3.55Pb合金浇注试样，用实验方法研究直浇道电磁搅拌对铸坯凝固 组织的影响，并用数值模拟作为辅助手段分析了影响因素。实验证明：施加直浇道电磁搅拌后，铸坯的晶粒细化，等轴晶区扩大，柱状晶区减小；在降低过热度的情况下，施加电磁 搅拌，可避免直浇道堵塞，保证浇注顺利进行，而且铸坯的凝固组织更加细小；在直浇道外施加电磁搅拌，不仅改变了金属液的流动形态，而且提高了浇道内的最低温度，使浇道内的温度分布均匀。     

施加与铸型振动同步的电磁场消除连铸坯表面缺陷

用数值解析方法,计算了铸型在周期振动过程中,润滑剂流路内动压的分布和弯月面的形状;研究了当铸型外部施加高频交流磁场时,电磁压力对动压分布和弯月面形状的影响,分别用数值计算和连续铸模拟实验两种方法,探讨了施加与连铸铸振动同步的电磁场消除铸坯表面缺陷的可能性。     

电磁场控制连铸结晶器内弯月面区域金属流动状态的试验研究

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 ,对施加电磁场前后弯月面区域金属流态进行了试验研究·结果表明 :双条形电磁场对弯月面区域的金属运动速度有较强抑制作用 ;能够改善连铸坯初凝固壳生成和生长的条件·电磁场控制连铸结晶器内弯月面区域金属流动状态的试验研究@张雅静 @符广 @于光伟 @贾光霖 @高允彦     

谈铸件凝固方式与砂型铸造方法

将熔化后的金属液浇注到铸型中,待其凝固、冷却后,获得一定形状的零件或零件毛坯的成形方法,称为金属液态成形或铸造.铸造在机械制造中的应用十分广泛.例如,在普通机床中,铸件占总量的6 o%～-.8 O%o;在重型机械、矿山机械中,铸件占80%以上.因此,应认真研究铸造的工艺理论基础,各种铸造方法特别是砂型铸造的工艺要点等.     

中锰球铁磨球温度场及凝固动态曲线

本文在砂型及金属型条件下,利用热分析法测定了一定成分的中锰球墨铸铁磨球断面不同位置的冷却曲线,做出了磨球断面的温度场分布及凝固动态曲线,依此分析了中锰球墨铸铁磨球的凝固特点。     

T型导电结晶器电渣重熔空心钢锭过程的数值模拟

基于新开发的电渣重熔空心钢锭技术,建立了渣池和空心钢锭的三维准稳态数学模型.利用商业软件ANSYS模拟并得到了非导电和导电结晶器工况下,电渣重熔空心钢锭过程的电磁场、流场与温度场.计算结果表明:导电结晶器工况下,渣池的电流密度和焦耳热最大值均出现在T型结晶器的导电段部分,导电结晶器附近的熔池流动速度较快,渣池的温度场更为均匀,金属熔池形状更为浅平.导电结晶器在交换电极时持续保持渣池和金属熔池温度,能够避免渣池温度迅速下降而导致靠近结晶器壁的钢水迅速凝固而出现渣沟,可大大提高钢锭的凝固质量和表面质量.     

Solidification and crystallization properties of CaO-SiO2-Na2O based mold fluxes

Crystallization properties play an important role in keeping a smooth running of continuous casting process and high surface quality of cast strands. To reduce fluorine pollution in slag, a new type of CaO-SiO₂-Na₂O (CSN) based mold flux was studied. The solidification and crystallization properties, including crystallization temperature, crystallization ratio and solidification mineragraphy, were measured, which were compared with the CaO-SiO₂-CaF₂ (GF) mold flux. The results show that the crystallization performance is equal to the high fluoride mold powder and CSN can be used for peritectic steel grades sensitive to longitudinal cracking in continuous casting.     

影响热型连铸制备纯铝线材的工艺因素研究

在自制的水平式热型连铸设备上进行了工艺实验 ,结果发现 ,铸型温度、连铸速度、冷却距离对液固界面的位置有着显著影响 .要想得到成功的热型连铸铸锭 ,铸型温度、连铸速度和冷却距离必须相互配合     

离心铸造大型汽缸套凝固过程的数值模拟及实验研究

本文以离心铸造280型柴油机汽缸套为对象进行了数值模拟及实验研究。计算采用了全隐格式的直接差分法,用热焓法处理潜热;在边界处理中考虑了模套外表面的对流换热及铸件内表面的辐射换热。同时,设计制造了一套柔性传动的刷一环测温装置,获得了实测温度场。数值计算结果与实测温度场基本吻合。由计算结果和对铸件本体的解剖可见:离心铸造汽缸套的凝固过程主要取决于传热的综合效应,在不同部位表现出不同程度的双向凝固,不存在明显的同时凝固区域;缩孔产生于临界固相率曲线封闭位置深入断面中心的情况下;缩松产生于固相率梯度很小的场所,特别是遍布于固相率梯度为负值的区域。改变与传热有关的工艺条件可以改变缸套的凝固方式,有可能控制或避免缩孔、缩松缺陷。     

Prediction of grain structure in direct-chill cast Al–Zn–Mg–Cu billets using cellular automaton-finite element method

A cellular automaton-finite element (CA-FE) model was used to predict the solidification grain structure of permanent mold cast A7086 alloy. In this model, a Gaussian distribution of nucleation sites was adopted, and the Kurz-Giovanola-Trivedi model was extended to a multicomponent Al–Zn–Mg–Cu alloy system to determine the growth kinetics of the dendrite tip. For describing the Gaussian distribution of nucleation sites on the mold surface, an empirical relationship between the initial cooling rate of the melt and the nucleation density was proposed. Under various casting conditions, the calculated grain structures agreed well with the experimental results. Subsequently, the model was applied to the direct-chill (DC) cast billets, and the simulated grain structures reproduced well the experimental results. This confirmed that the current CA-FE model can be used practically and effectively in DC casting processes.     

Effect of mold rotation on the bifilar electroslag remelting process

A novel electroslag furnace with a rotating mold was fabricated, and the effects of mold rotational speed on the electroslag remelting process were investigated. The results showed that the chemical element distribution in ingots became uniform and that their compact density increased when the mold rotational speed was increased from 0 to 28 r/min. These results were attributed to a reasonable mold speed, which resulted in a uniform temperature in the slag pool and scattered the metal droplets randomly in the metal pool. However, an excessive rotational speed caused deterioration of the solidification structure. When the mold rotational speeds was increased from 0 to 28 r/min, the size of Al₂O₃ inclusions in the electroslag ingot decreased from 4.4 to 1.9 μm. But the excessive mold rotational speed would decrease the ability of the electroslag remelting to remove the inclusions. The remelting speed gradually increased, which resulted in reduced power consumption with increasing mold rotational speed. This effect was attributed to accelerated heat exchange between the consumable electrode and the molten slag, which resulted from mold rotation. Nevertheless, when the rotational speed reached 28 r/min, the remelting speed did not change because of limitations of metal heat conduction. Mold rotation also improved the surface quality of the ingots by promoting a uniform temperature distribution in the slag pool.