电磁搅拌对大方坯结晶器流场和液面波动的影响

针对260 mm×300 mm大方坯结晶器,采用有限元和有限体积法相结合的方法研究了电磁搅拌对结晶器流场和液面波动的影响.磁场模拟结果与现场实测数据一致.电磁搅拌使结晶器内钢液在水平截面呈旋转流动,在纵截面上形成两对回流方向相反的环流区,最大切向速度随电流和频率的增加而增大,结晶器自由液面的波动随电流和频率的增加而加剧.对于260 mm×300 mm大方坯轴承钢连铸,合理的结晶器电磁搅拌电流和频率分别是300 A和3 Hz.     

大方坯连铸结晶器电磁搅拌三维电磁场的数值模拟

借助ANSYS有限元分析软件对240mm×280mm大方坯结晶器电磁搅拌磁场进行了数值模拟,系统研究了电磁搅拌参数对结晶器内磁场和电磁力的影响规律.结果表明:磁场在结晶器电磁搅拌器内产生的旋转电磁力在水平截面上形成一对力偶,驱使钢液顺时针旋转;结晶器高度方向上磁场分布呈"两端小中间大"分布特征.数值计算的磁感应强度与实测结果基本吻合.提出了杭钢大方坯45#钢电磁搅拌优化后的工艺参数为电流350A和频率3Hz,实验表明在此工艺参数下铸坯质量得到显著提高.     

末端电磁搅拌位置确定及对SWRH82B钢中心偏析的影响

结合方坯连铸机二冷各段的实际情况,采用有限元软件ANSYS建立了传热数学模型,并利用射钉结果修正数学模型中各段的传热系数,提高数学模型的准确性.结果表明,利用修正过的数学模型可以模拟整个铸机的传热凝固过程.根据射钉和数值模拟结果,确定电磁搅拌位置.采用电磁搅拌后,铸坯中心碳偏析和缩孔下降.     

旋转磁场作用下高硅铸铁的凝固特性

借助Ｘ射线及电子探针等分析手段，对旋转磁场作用下高硅铸铁合金 Ｆｅ－２０％Ｓｉ－０．８％Ｃ的定向凝固组织特性进行了研究。结果表明，先结晶的少 量细小石墨几乎全部分离到试棒的外表面，形成２ｍｍ的富集层，而大量的 ＳＩ则形成铁硅相，且有新相ＦｅＳｉ２生成。     

二冷区电磁搅拌对连铸板坯中心偏析的影响

通过对板坯逐层刨钢屑,采用化学分析和低倍组织检验的方法,研究了板坯连铸机二冷区电磁搅拌频率参数对1 450 mm×230 mm板坯中心偏析和等轴晶率的影响. 结果表明:单独采用二冷区电磁搅拌相比不采用电磁搅拌工艺的板坯中心偏析程度明显减轻,C、P、Mn的中心正偏析系数低于无电磁搅拌工艺的板坯;电磁搅拌频率为2 Hz,5 Hz和8 Hz时板坯中心偏析都为B0.5级;电磁搅拌频率对中心等轴晶率略有影响,搅拌频率5 Hz的情况下等轴晶率最大.     

电磁搅拌对过共晶Al-Si合金组织的影响

针对高硅耐磨铝合金第二相粗大．严重割裂基体．削弱材料的力学性能的问题．采用电磁搅拌工艺细化Al-Si-Fe合金组织。结果表明在电磁搅拌过程中,随着电磁搅拌励磁电压的增加．先共晶相—初晶Si和β-Al5SiFe相尺寸减小．尖角逐渐消失,变得圆整化;同时随着电磁搅拌励磁电压的增加,共晶Si数量增加,发生破碎尺寸减小．逐渐变为粒状;而且随着电磁搅拌励磁电压的增加,合金宏观晶粒尺寸变小。     

Importance of stirring in the development of an iron-fertilized phytoplankton bloom

The growth of populations is known to be influenced by dispersal, which has often been described as purely diffusive. In the open ocean, however, the tendrils and filaments of phytoplankton populations provide evidence for dispersal by stirring. Despite the apparent importance of horizontal stirring for plankton ecology, this process remains poorly characterized. Here we investigate the development of a discrete phytoplankton bloom, which was initiated by the iron fertilization of a patch of water (7 km in diameter) in the Southern Ocean. Satellite images show a striking, 150-km-long bloom near the experimental site, six weeks after the initial fertilization. We argue that the ribbon-like bloom was produced from the fertilized patch through stirring, growth and diffusion, and we derive an estimate of the stirring rate. In this case, stirring acts as an important control on bloom development, mixing phytoplankton and iron out of the patch, but also entraining silicate. This may have prevented the onset of silicate limitation, and so allowed the bloom to continue for as long as there was sufficient iron. Stirring in the ocean is likely to be variable, so blooms that are initially similar may develop very differently.     

钢连铸电磁搅拌工艺中流场的数值模拟

利用旋转磁场特征变换模型方程并结合边界更新法,与k-ε湍流模型耦合计算了交变电磁场作用下连铸方坯内的流场.结果表明:电磁力使得钢液在水平方向形成旋转流动,能够降低向下过高的流速并增强回流;从搅拌区域垂直中心向下,水平旋转流动的速度逐渐变小.钢液旋转流速随电源电流和频率的增大而提高,并且在水平面上呈单峰值分布,在近壁面处最大.     

圆坯连铸结晶器电磁搅拌数学模拟

用数学模拟对马钢一钢厂圆坯连铸结晶器(断面尺寸为φ450mm)电磁搅拌过程进行了研究,找出变化规律,确定合理的工艺参数,优化结晶器流场.电磁搅拌过程的计算结果表明:磁场强度随搅拌频率减小、搅拌电流增大而增大;电流强度不改变磁场分布;在结晶器高度方向上磁场分布呈现中间大两端小的特征,流场在搅拌力作用下更趋于合理.最佳搅拌工艺参数为:搅拌电流350A,频率2Hz.     

Effect of electromagnetic stirring on the microstructure and wear behavior of iron-based composite coatings

The effect of electromagnetic stirring on the microstructure and wear behavior of coatings has been investigated. A series of iron-based coatings were fabricated by the plasma-transferred arc cladding process by applying different magnetic field currents. The microstructure and wear resistance of the composite coatings were characterized by scanning electron microscope (SEM), energy dispersive X-ray analysis (EDAX), X-ray diffraction (XRD), and wet sand rubber wheel abrasion tester. The experimental results showed that the microstructure of the coatings was mainly the γ-Fe matrix and (Cr, Fe)₇C₃ carbide reinforced phase. The coatings were metallurgically bonded to the substrate. With increasing magnetic field current, the amount of the block-like (Cr, Fe)TC₃ carbide reinforced phase increased at first, reached a local maximum, and then decreased sharply. When the magnetic field current reached 3 A, the block-like (Cr, Fe)TC₃ carbides with high volume fraction were uniformly distributed in the matrix and the coating displayed a high microhardness and an excellent wear resistance under the wear test condition.     

基于极限学习机(ELM)的连铸坯质量预测

针对传统基于BP神经网络建立的连铸坯质量预测模型训练速度慢、适应能力弱、预测精度低等问题,本文提出一种基于极限学习机的连铸坯质量预测方法,对方大特钢60Si2Mn连铸坯中心疏松和中心偏析缺陷进行预测,并与BP和遗传算法优化BP神经网络预测模型的预测结果进行分析对比.结果表明:BP及GA-BP神经网络预测模型对连铸坯中心疏松和中心偏析缺陷的预测准确率分别为50％、57.5％、70％和72.5％;而基于极限学习机的连铸坯预测模型预测准确率更高,对连铸坯中心疏松和中心偏析缺陷的预测准确率分别为85％和82.5％,且该模型具有极快的运算时间,仅需0.1s.该模型可对连铸坯质量进行迅速准确地分析,为连铸坯质量预测的在线应用提供了一种新的方法.     

环缝式电磁搅拌工艺对A357铝合金组织的影响

采用环缝式电磁搅拌流变连续铸造技术制备A357铝合金铸坯,分析了搅拌电流、搅拌频率和搅拌缝隙宽度对坯料显微组织的影响规律.结果表明:环缝式电磁搅拌流变连续铸造技术制备的A357铝合金铸坯的显微组织从边部到心部分布比较均匀,初生α(Al)相为球状或蔷薇状;随着搅拌电流或频率的增大,铸坯显微组织中蔷薇状初生α(Al)相明显减少,球状初生α(Al)相形貌越趋圆整;较小的搅拌缝隙宽度有利于获得均匀细小、球状的凝固组织.     

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。     

用金相法测试偏析层厚度的可行性分析

通过与EDX能谱和扫描电镜测试表面偏析层厚度的结果对比分析可知,金相法测试的表面粗大树枝晶组织厚度即为表面区域偏析层厚度。证明了可以用金相法快速、方便地测试偏析层厚度的可行性。此外,用金相法还测出了两种主要偏析元素Mg,Fe形成的FeAl3和Mg2Si相的形态分布。     

影响车漆搅拌器搅拌效果的几个设计因素分析

在标准Rushton涡轮桨的基础上,从不同形状的搅拌罐底、挡板形式以及桨叶的非对称结构布局三个方面分别探究其对搅拌效果的影响,利用ANSYS CFX软件对不同结构搅拌桨的搅拌功率、流体速度、流动方向以及剪切速率进行对比分析.研究结果表明:流线型蝶形罐底有助于降低功耗,挡板能够消除打漩现象并增强剪切速率,不对称的结构布局能够破坏周期流中的规则区,改善搅拌效果.     

考虑坡顶超载情况下的边坡剪胀效应分析

为了研究剪胀角ψ对边坡稳定性的影响,利用FLAC3D软件建立均质边坡模型,分析不同工况下ψ与安全系数F和滑动面之间的关系.研究结果表明:无坡顶超载p时,随着ψ的增大,F表现出先增大后减小的二次抛物线样式,滑动面上缘与坡顶的距离越来越小;随着内摩擦角的增大,由关联与非关联流动法则得到的安全系数的差值同样符合二次抛物线规律;有坡顶超载p时,随着p的增大,由非关联流动法则得到的F逐渐减小;内摩擦角增大引起ψ对F的影响不断滞后;p越大,滑动面越陡,上缘越靠近坡顶.     

生物搅拌槽中挡板结构对搅拌效果的影响

利用Fluent软件,对无挡板搅拌槽和有挡板搅拌槽的搅拌效果进行了对比。基于有限体积法,采用RANS（Reynolds-averaged Navier-Stokes）模型对搅拌槽中的流场进行了模拟仿真,获得了搅拌过程中湍流的流速分布、压力分布和湍动能,对流场的结构形态进行了分析。结果表明：在搅拌槽中设置的挡板宽度越大,流场内的速度值波动就越大,速度矢量变化就越大,湍动能随之变大,有利于提高搅拌槽的搅拌效果;从压力分布上看搅拌槽中的最小压力均出现在距离搅拌槽底面0.12 m处;带档板结构搅拌槽的最小压力低于不带挡板的情况;搅拌槽中的挡板会导致流场中的速度矢量具有较强的旋流效应,流场内速度梯度变化较大,形成较强的涡流,有利于搅拌过程中发生更强烈的化学反应。     

薄板坯二冷区电磁搅拌铸坯内磁场分布和钢液流动

针对特定设计的搅拌器建立了包含钢液流动、传热和电磁场的三维耦合非稳态数学模型,计算了CSP薄板坯二冷区液芯在电磁搅拌作用下的传输行为,其中考虑了感应电流和搅拌器线圈上下端部对磁场强度的影响.结果表明:电磁力改变了铸坯液相穴内钢液流场,对钢液起到水平搅拌作用;搅拌器产生的磁场不均匀,在不同厚度处幅度和相位都不同,且幅度随着穿透深度的增加而减小;感应磁场移动方向与外部磁场相同且不宜忽略;单侧搅拌器对铸坯内钢液搅拌比较均匀.     

平面电磁波在良导体表面掠射实验的研究

详细介绍了不同线极化方式的平面电磁波在良导体表面的反射特性实验,重点分析了当电磁波以入射角为90°掠射时的两种不同的实验现象:垂直入射面极化波以90°入射角掠射时,反射场与入射场大小相同,方向相反,喇叭天线接收到的合成场近似为零;平行入射面极化波以90°入射角掠射时,反射场为零,合成场与入射场大小相同。通过对简单的验证性实验的进一步思考及深入实验,使其演变为启发性实验,提高了实验教学效果。     

脉冲电化学光整加工表面质量的神经网络模型研究

利用神经网络方法研究了脉冲电化学光整加工表面质量与各主要工艺参量之间的复杂非线性关系,建立了二者之间的神经网络预测模型,预测结果与实验结果较为吻合。研究结果表明,神经网络计算用来预测脉冲电化学光整加工的工艺性能是可行的。