利用磁场分离铝熔体中的富铁相

原铝中含有的铁、硅杂质,主要以枝状的化合物存在·当向铝熔体中加入一定量的锰时,锰与铁、硅、铝生成金属间化合物·该类富铁金属间化合物呈较大的块状或球状颗粒,可用电磁将其分离·利用富铁相与铝熔体导电性差异,可用交变磁场将其分离出来;利用富铁相与铝熔体导磁性差异,可用稳恒磁场将其分离出来·实验结果表明,交变磁场和稳恒磁场可使铝熔体富铁相定向聚集·     

旋转磁场用于原铝净化的研究

根据电磁流体力学的基本理论,研究了在旋转磁场作用下原铝熔体的净化过程·分析了体系的电磁力和重力的影响因素,研究了铝熔体中杂质铁和硅的物理性能·分析表明,原铝中杂质铁以Al3Fe的形式存在,而杂质硅以单质形式存在·在分析了重力、电磁力和离心力的综合作用后,利用电磁力与偏析的共同作用实现了原铝中杂质铁和硅的分离·考查了主要影响因素,即磁场强度、凝固时间、气隙大小和坩埚位置等·研究结果表明,旋转磁场作用下的原铝熔体偏析净化的方法综合了电磁力、重力和偏析的共同作用,它可以使原铝中Fe和Si的质量分数由016%降至005%·     

铝熔体中金属杂质颗粒在稳恒磁场中的运动状态

对稳恒磁场中的金属杂质颗粒进行了受力分析,建立了杂质颗粒的运动模型,经过理论计算确定了它们在磁场力的作用下,处于不同流场内的最终运动速度·根据铝熔体的不同的流动状态,分别采用柱塞流模型和轨线模型计算得出了磁场力对杂质颗粒的分离效率·计算结果表明,杂质的运动速度与分离效率和自身的体积、流体的流动状态、杂质颗粒的磁化率、磁场强度及分离通道的宽度密切相关·在相同的熔体流动速度下,杂质颗粒越大,分离效率越高;降低流体的流动速度有利于提高分离效率·     

电磁分离铝熔体中夹杂的电磁场数值模拟

根据电磁流体力学(MHD)的基本理论,利用矢量磁位积分,建立了在采用矩形电磁线圈和工频电源的条件下电磁分离铝熔体中夹杂的电磁场数学模型,模拟计算了电磁感应线圈气隙中的磁场分布状态,同时对制做的感应线圈的实际磁场进行了测量·模拟计算磁场的分布状态与实际磁场的测量结果基本一致,都表明在电磁感应线圈气隙中磁场分布均匀,可以进行分离铝熔体中的非金属夹杂     

磁场对氧化物熔体中振荡态热毛细对流的抑制作用研究

利用高温熔体实时观察装置观察并研究了外加横向磁场对NaBi(WO₄)₂熔体中振荡态热毛细对流的影响. 当施加60 mt横向磁场时, 振荡态对流的振幅和频率均显著减小, 并且小温度梯度下的振荡态对流在磁场作用下趋于稳定. 这种磁场对振荡态对流的抑制效应可以归结为熔体中运动离子和磁场之间Lorentz力的作用. 对高温氧化物中离子电导率进行了测量, 固体中离子电导率随温度升高而增大, 而熔体的离子电导率约为2.0×10^−4·Ω^−1·cm^−1. 这表明熔体中存在一定数量的带电离子, 外加磁场对这些运动离子施加的Lorentz力使对流有序化, 从而抑制了熔体中的振荡态对流.     

回流式两级分离轴流旋风分离器性能实验研究

为进一步提高电厂湿法脱硫后的烟气除雾效果,设计了一种新型的部分回流式两级分离轴流旋风分离器并为此搭建了旋风分离器性能测试实验台,通过液滴雾化装置产生了不同粒径液滴,采用Malvern激光粒度分析仪对设计的几种结构分离器的进、出口粒径分布进行了测试,对不同结构分离器在不同工况下的分离效率和阻力损失进行了测试。实验结果表明:分离器的分离效率随回流槽数量的增加而提高,内筒顶部回流槽数增加1倍,筒内气流速度为3.9m/s时,分离器效率提高66.78%;回流槽集中分布在分离器顶部比回流槽分布在分离器内筒上、中、下时的效率提高得更加显著,当筒内气流速度为3.94m/s时,分离效率可提高16.9%;中间导流管高度对分离效果也有一定影响,当导流管高度与分离器高度比为0.32时,分离效果最佳。     

高频磁场下熔体夹杂迁移行为的研究

本文研究了高频磁场中熔体夹杂的迁移行为,利用感应线圈产生的高频磁场,选取Al-2%Fe、Al-5%Fe合金中的产生的富铁相作为研究对象。颗粒与熔体之间的导电率存在很大的差异,当外加磁场时,产生的电磁力作用于熔体,固相颗粒将向分离器外壁面迁移而除去。通过加入变质剂Mn元素研究其对富铁相形貌的影响,研究表明:在Mn/Fe的摩尔比为1.4～1.5时,针状的富铁相变成了块状或汉字状,减小富铁相再熔体中迁移受到的阻力,使之更利于在熔体中迁移,并进一步探讨了电磁分离过程中各工艺参数对夹杂颗粒迁移行为和实际分离效率的影响。     

高频磁场下铝合金中非金属夹杂物电磁分离研究

在高频磁场作用下，利用金属与夹杂物之间电导率差产生的电磁排斥力去除非金属夹杂物，实验材料为Al-10％Al2O3、Al-10％SiC及Al-24％Si，将含有杂质的合金置于不同管径的分离器中，开启高频电源，调整输出功率，利用高频磁场将其熔化，并进一步实现非金属夹杂物的分离，分析了不同管径、颗粒尺寸、磁感应强度、作用时间等条件下的分离效果，结果发现球形Al2O3和SiC颗粒较针状初生硅的分离效果好一些，较高的磁感应强度和小的管径对夹杂物的分离有利。     

磁场作用下铝合金的微观结构

研究了铝锌、铝镁、铝铜二元合金分别在直流磁场、交流磁场或脉冲磁场中凝固后的微观结构·结果表明,在各种磁场中凝固的试样与未经磁场处理的试样相比,X射线衍射谱中的(111)晶面的衍射峰一般得到增强·在磁场中凝固的试样,其晶格常数均有明显变化,溶质元素在αAl中的固溶度均有显著增加·     

油气分离器内整流元件分离流场的数值模拟

为探讨分离器内整流元件的性能优劣,应用标准к-ε模型和多相混合模型,对油气分离器内整流元件分离流场进行了三维数值模拟.通过比较含有4种不同整流元件的分离器内部流场中速度矢量和各相体积分数分布,并与没有整流元件的分离流场进行对比,得到了不同构件的整流特性.研究结果表明,整流元件具有稳定流场、降低流速、抑制涡流的优点,其中田字型板整流元件效果最优,横向平行板次之,而同心圆筒板整流元件的整流效果较差.     

电磁软接触结晶器内钢液面高度对磁场分布的影响

利用有限元软件ANSYS对软接触电磁连铸结晶器内磁场进行三维数值模拟,分析了结晶器内钢液面高度对磁场及电磁力分布的影响.结果表明:钢液使得磁感应强度集中在钢液的侧表面;当钢液面低于线圈上沿时,钢液中磁感应强度的最大值出现在钢液上表面附近,并沿拉坯方向逐渐递减;当钢液面高于线圈上沿时,随着钢液面的升高磁感应强度的最大值向线圈中部移动;钢液侧表面所受电磁力的分布趋势与磁感应强度的分布趋势基本一致.     

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．     

全幅一段电磁制动与立式电磁制动技术模拟研究

以ANSYS14.5和FLUNET6.3为计算平台,针对全幅一段电磁制动技术和立式电磁制动技术,模拟计算了电磁制动过程结晶器内磁感应强度和流场分布.计算结果表明:全幅一段电磁制动和立式电磁制动技术在钢液中可以产生恒定有效磁场,磁感应强度主要集中于磁极覆盖区域,能够对钢液主射流起到控制作用,促进非金属夹杂物和气泡的上浮分离从而提高铸坯的纯净度;立式电磁制动能够更好地控制钢液主射流冲击铸坯窄面后的上升流,更加有效地稳定自由液面波动,克服了全幅一段电磁制动对上升流控制不力的缺点;全幅一段电磁制动对下降流控制稍好,但从整体制动效果上看,立式电磁制动技术更好,具有较全面并且良好的冶金效果.     

大圆坯连铸结晶器电磁偏心搅拌的数值模拟

建立了描述大圆坯连铸结晶器电磁搅拌过程电磁场的三维数学模型,并采用实测数据对模型的准确性进行了验证.研究了不同搅拌电流强度和频率下,磁感应强度与电磁力的变化规律,并重点分析了偏心搅拌下磁感应强度和电磁力的分布特点.结果表明:磁感应强度和电磁力均随搅拌电流强度的增大而增强;随着搅拌电流频率的增大,磁感应强度逐渐减弱,而电磁力先增强后减弱,并在2.5 Hz时达到最大值;偏心搅拌时,电磁力在铸坯横截面上仍呈周向分布,但电磁力和磁感应强度的大小都出现了不对称分布,在靠外弧的一侧更大.     

电磁力驱动载流金属熔体内剪应力的差分方法

依据差分方法将电磁流体控制方程及牛顿粘性方程离散化，得到差分方程，计算了在电磁力作用下方形铸模腔内载流金属熔体的剪应力，计算分析了电磁力对载流熔体流动的作用，讨论了不同励磁电流、频率对熔体剪应力的影响和电磁力作用与熔体内剪应力的相互关系。     

电流对铝合金激光填丝焊接接头组织及性能影响研究

采用激光填丝焊接技术对3 mm厚的6061铝合金进行搭接叠焊,通过送丝系统对焊丝加入直流电流,研究加入电流后焊接接头成形质量及影响机制,分析焊接接头显微组织以及力学性能。结果表明,加入电流后,熔池内产生电磁场,在洛伦兹力作用下形成熔体对流,形成电磁搅拌。随着电流的增大,焊缝表面成形光滑,焊缝熔深增加;焊缝组织在电磁搅拌作用下,晶粒细化,析出Mg₂Si相;加入电流后熔池稳定性增加,焊缝组织成分均匀化,焊缝区维氏硬度趋于稳定;焊接接头抗拉强度和塑性随着电流的增大均提高。电流为150 A时,焊接接头的抗拉强度为304.68 MPa,伸长率为8.77%。     

电磁分离装置内油水分离特性实验研究

为研究电磁场油水分离过程中油水两相流的流动和分离特性,探究静态与动态条件下电磁分离装置内油水分离效果,在实验室内搭建了电磁场油水分离实验系统,并进行了实验研究。先后完成了电磁场油水分离静态实验与动态实验。静态实验表明:提高电压或增大磁场强度能有效提高油水两相流分离效果;动态实验表明:提高电压或增大磁场强度能有效提高油水两相流分离效果;达到相同油水处理效果的电压数值要大于静态实验;且存在一个临界电磁力数值,只有大于这个临界值,电磁力才能有效促进油水两相流的分离过程。     

三相非平衡线性电磁搅拌改善铸坯凝固组织的分析

采用三相通入不同电流的非平衡线性电磁搅拌技术进行了铸坯的静态浇铸实验,并对电磁搅拌过程中钢液内的电磁力各分量的瞬时值进行了理论分析·结果表明,当采用将电磁搅拌器的三相通入不同电流的非平衡线性电磁搅拌时,在钢液内所产生的电磁力是脉动的,其大小呈周期性变化,尤其是垂直于磁场运动方向上的电磁力,其脉动的幅度很大·由此认为,当采用将搅拌器的三相通入不同电流的非平衡线性电磁搅拌时,所产生的垂直于磁场运动方向上的脉动电磁力是提高等轴晶比率,改善铸坯凝固组织的一个重要原因     

感生电流对软接触结晶器内磁感应强度的影响

利用有限元程序对矩形坯电磁软接触连铸结晶器内的电磁场和感生电流分布进行了模拟计算,研究了频率、结晶器材质电导率、结晶器结构等参数对结晶器上感生电流和结晶器内磁感应强度的影响以及感生电流对结晶器内磁场的影响.计算结果表明:电磁软接触连铸结晶器分瓣体上的感生电流产生的磁场对结晶器内部的磁场有十分重要的影响,合理利用感生电流可以增大结晶器内部的磁感应强度,达到节约能源的目的.在一定的频率段范围内,感生电流产生的磁场能增大结晶器内的磁感应强度,而超出这个范围,感生电流对结晶器内磁场的影响不够明显.在高频条件下,结晶器内的磁感应强度主要以外部线圈产生的磁场的透入为主;而频率较低时,有必要充分考虑和利用感...