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单电流电磁分离夹杂物的基础研究

专 业: 钢铁冶金
关键词: 非金属夹杂物 电磁分离 铝合金 去除效率 单电流
分类号: TF111.18
形 态: 共 65 页 约 42,575 个字 约 2.037 M内容
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内容摘要


随着材料电磁加工的迅速发展和对熔体洁净度的要求越来越高,利用电磁力分离金属熔体中的非金属夹杂物作为一种新的金属净化方法和生态加工工艺,具有广阔的应用前景。

电磁分离的基本原理是根据熔体中夹杂物与熔体导电性的差异,夹杂颗粒受到一个与电磁力反向的电磁浮力的作用而从熔体中被分离出来。

在总结前人研究的基础上,本文首先进行了单电流电磁分离夹杂物的理论探讨,建立了单电流电磁分离技术的初步的理论框架;然后采用铝合金熔体分别进行了工频电流的静态和连续分离实验,得到与理论分析基本吻合的实验结果。

本课题的研究将为此技术在生产中的应用提供理论依据和实验基础。

作者解析了直流电和交流电在圆形管和矩形管中激励的磁场和电磁力的分布,提出了相对电磁浮力、等效电流密度的概念,得出了分离效率的表达式;对矩形管的数值分析表明交流电产生的电磁力场会在截面诱发二次流,二次流的存在可能扰乱了夹杂颗粒的正常迁移,对夹杂颗粒的去除可能不利。

采用Al-20﹪Si和Al-5﹪Mg-2﹪SiC两种合金进行的工频电静态分离的模拟实验表明,施加300A的电流,并维持20s通电时间,初生硅颗粒在不同管型的分离器中都能完全偏聚;SiC颗粒的分离效率随电流密度和通电时间的增加而增大,在电流为250A、通电时间为20s时,圆形管和扁平管的分离效率均能达到90﹪以上。

实验证实单电流电磁分离在技术上是可行的,同时该技术可望开辟表面增强自生梯度功直能材料制备的一种新方法。

采用Al-8﹪Mg-2﹪A1<,2>0<,3>合金进行的工频电连续分离实验发现,在本实验室的条件下,铝合金液中氧去除率最高可达到70﹪左右,而且随着合金液流速的增加,氧去除率显著下降;当停留时间超过18s后,实验值与理论预测比较吻合;多孔管道磁场分布的分析表明,多孔磁场的相互作用对夹杂物的去除是不利的……

全文目录


文摘
英文文摘
第一章 序言
第二章 文献综述
2.1材料电磁加工的由来
2.2 EPM基本概况
2.3铝合金中的夹杂物
2.4常规净化技术概述
2.5电磁净化技术的发展历程
2.6电磁净化技术的基本原理
2.7电磁净化技术的方案概述
2.8电磁净化技术的方案小结
2.9本文的主要研究内容
第三章 单电流分离夹杂物的理论探讨
3.1电磁力作用下夹杂颗粒的迁移速度
3.2直流电激励的磁场分布与电磁力的解析式
3.3交流电激励的电磁力的解析式
3.4相对电磁浮力和等效电流密度
3.5单电流电磁分离效率的理论解析
3.5.1单电流电磁静态分离效率
3.5.2单电流电磁连续分离效率
3.6矩形管电磁分离效率的数值分析
3.6.1数学模型
3.6.2数值求解
3.6.3计算结果及讨论
3.7本章小结
第四章 交流电分离夹杂物的静态实验
4.1金属液的选取
4.2实验装置和方法
4.3 SiC颗粒分离效率的评定
4.4实验结果与讨论
4.4.1单电流电磁分离的可行性验证(Al-20Si)
4.4.2实验参数对初晶硅颗粒迁移行为的影响(Al-20Si)
4.4.3实验参数对SiC颗粒分离效率的影响(Al-5 Mg-2SiC)
4.5本章小结
第五章 交流电分离夹杂物的连续实验
5.1实验材料和装置
5.2实验方法和夹杂物分析
5.3单孔管道的实验结果及讨论
5.3.1磁场的分布和大小
5.3.2电流的加热效果
5.3.3夹杂颗粒的迁移行为
5.4多孔管道的实验结果与分析
5.5多孔管道分离效率不高的原因探讨
5.6本章小结
第六章 结论及展望
6.1结论
6.2展望
参考文献
主要符号列表
论文说明

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中图分类: > TF111.18 > 工业技术 > 冶金工业 > 冶金技术 > 提炼冶金(化学冶金) > 金属冶炼

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