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电磁场快速铸轧复合磁场分析及铝带坯组织性能实验研究

作　者: 郭运涛
导　师: 毛大恒
学　校: 中南大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 电磁快速铸轧渗透深度凝固组织换相周期
分类号: TG249.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 62次
引　用: 2次
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内容摘要

电磁场快速铸轧技术兼具快速铸轧和电磁场铸轧技术的优点,既能显著提高铸轧产品质量,又能大大提高生产效率。这必将缓解我国高性能铝材生产与需求不平衡的矛盾,使我国的铝板材加工技术赶上甚至超过发达国家。本文通过理论和实验相结合的方法对电磁快速铸轧工艺下铝熔体内复合磁场的电磁力特性、电磁场分布形态、电磁快速铸轧板的机械性能以及各主要工艺参数和电磁参数对铝带坯凝固过程及其组织的作用规律进行了深入的研究。主要结论如下: 1.分析了感应器接通三相对称电流时的复合磁场形态,通过改变各相电流的大小或相位差能达到调整脉振分量和行波磁场分量大小的目的; 2.探讨了组合电磁场对铝熔体的作用性质:行波磁场力对凝固前沿作微切割,使成长中的柱状晶碎断;脉振磁场力使凝固前沿的铝熔体作上下振动,以达到加剧结构起伏和能量起伏的目的。电磁力大小随铝熔体深度的增加呈衰减趋势,其衰减程度与感应器电流频率及其极距有关。通过计算发现,实验室所用感应器产生的电磁场能够满足渗透要求; 3.利用改进的方法对组合电磁场重新进行了测试,并利用复数向量的解析方法对铸轧区铝熔体中的电磁场进行了数值模拟,为电磁场的形态分布和感应器的结构优化提供了理论计算基础; 4.通过对加电磁场和不加电磁场以及不同铸轧速度下生产的铝带坯的金相分析,发现在电磁快速铸轧工艺下,带坯晶粒更加细化、弥散;通过对电磁快速铸轧生产带坯的拉伸实验和经冷加工后的冲杯实验,也发现其力学性能和深冲性能均优于相同条件下快速铸轧和电磁铸轧生产出的产品; 5.换相周期在电磁快速铸轧工艺中是一个重要的电磁参数,其选取的合理性对铝带坯结晶组织影响较大,通过不同换相周期数下电磁快速铸轧实验的研究,发现在中心频率为13Hz,随机频率为±1Hz,换相周期数为1时,带坯凝固组织细化效果最佳。

全文目录

第一章文献综述  8-18
  1.1 选题背景及意义  8-9
  1.2 铝带坯连续铸轧生产中面临的挑战  9-13
    1.2.1 铝带坯连续铸轧技术的发展  10-11
    1.2.2 铸轧带坯的凝固特点及控制途径  11-13
  1.3 电磁快速铸轧技术的提出  13-14
  1.4 电磁场铸轧对铝带坯的冶金效果  14-16
  1.5 本文研究目的及主要内容  16-18
第二章铸轧区组合电磁场分析及其数值模拟  18-41
  2.1 组合电磁场的形成原理  18-23
    2.1.1 组合电磁场感应发生装置  18-19
    2.1.2 电磁感应器工作原理  19-20
    2.1.3 组合电磁场的形成原理  20-23
  2.2 铸轧区铝熔体内复合磁场的电磁力学特性分析  23-26
    2.2.1 电磁力的作用性质  23-24
    2.2.2 电磁力的分布规律  24-26
  2.3 铸轧区复合磁场测试及分析  26-31
    2.3.1 复合磁场测试方法的改进  26-27
    2.3.2 磁场坐标系的选择及测量点选取原则  27
    2.3.3 测试结果及分析  27-31
  2.4 铸轧区组合电磁场的数值模拟  31-39
    2.4.1 时变电磁场的基本方程  31-32
    2.4.2 正弦电磁场的复相量表示法  32
    2.4.3 时变电磁场的边界条件  32-33
    2.4.4 动态磁矢位  33
    2.4.5 铸轧区复合磁场的数值模拟  33-39
    2.4.6 模拟结果分析  39
  2.5 本章小结  39-41
第三章电磁快速铸轧实验及结果分析  41-62
  3.1 实验目的  41
  3.2 实验条件与方法  41-43
    3.2.1 实验条件  41-42
    3.2.2 实验方法  42-43
  3.3 实验过程  43-45
  3.4 实验结果及分析  45-57
    3.4.1 最佳工艺参数和电磁场组合参数  45
    3.4.2 实验结果  45-46
    3.4.3 铝带坯凝固组织结果及分析  46-57
  3.5 电磁快速铸轧板的力学性能检测  57-61
    3.5.1 拉伸性能对比  57-59
    3.5.2 冲杯实验  59-61
  3.6 电磁快速铸轧工艺中仍需解决的问题  61
  3.7 本章小结  61-62
第四章电磁快速铸轧条件下铝带坯凝固结晶新机制探讨  62-69
  4.1 铸轧带坯的晶粒细化措施  62-63
  4.2 组合电磁场对铝带坯凝固结晶的影响  63-65
    4.2.1 磁感应强度对晶粒细化的影响  63-64
    4.2.2 磁场频率对晶粒细化的影响  64-65
  4.3 强冷外场对铝带坯凝固结晶的影响  65
  4.4 电磁快速铸轧条件下铝带坯的凝固结晶机制  65-68
  4.5 小结  68-69
第五章全文总结及今后进一步解决的问题  69-71
  5.1 结论  69-70
  5.2 今后进一步解决的问题  70-71
参考文献  71-74
致谢  74

电磁场快速铸轧复合磁场分析及铝带坯组织性能实验研究

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