下行波磁场在熔体净化中的应用
熔体净化
第二单元熔体净化一、学习目标通过对本单元的学习，掌握熔体净化的基本方法和操作。
二、工作内容或操作步骤（一）、炉内溶剂造渣净化。
使用溶剂造渣法可排除熔体中大部分固体杂质，其操作步骤为：1、炉内所有成分熔化完成后，向炉内均匀撒下溶剂（造渣剂）。
2、将熔体温度调整到780°左右。
3、使用扒渣车或人工对熔体进行搅拌（人工搅拌是用大耙沿四个以上的不同方向推位，每个方向来回三次以上）。
4、搅拌完成后静置一定时间开始扒渣。
（二）、炉内氮气喷粉联合净化。
炉内氧气喷粉联合净化即可除去大部分固体杂质，还可除去部分熔体所合的气体杂质-氧，使用专门的喷粉精炼器进行净化时，具有一定压力的氧气将精练剂通过不锈钢管喷入炉内熔体。
精炼器净化的操作步骤是：1、检查确认精练器与进氧气管、出料管的连接牢固无松动。
2、接通氮气，检查确认各部位完好无泄漏。
3、关闭氧气，向精炼器料桶中加入精练粉（精练粉必须干燥，加入数量不超过料桶容量的2/3）。
4、关紧料桶盖后接通盖后接通氮气，将不锈刚管插入炉内熔体，开始精练。
5、完成精练后，将剩余精练粉倒出，接通氮气吹扫一便，以防精练粉受潮后堵塞管路。
（三）、在线除气净化。
在线除气净化使用专门的装置，采用氧气或混合气体（如N2+CI2 ）净化法。
除气操作主要是通过操作盘（或触屏）控制以下几个参数：1、各种气体的压力。
2、各种气体的流量。
3、旋转喷嘴的转速。
4、装置内部熔体温度。
在线氮气除气装置的操作步骤为：1、操作前接通氮气检查各氮气管路、接头以及旋转喷嘴的氮气出口是否畅通无堵塞、无泄露；确认加热管完好无破损；确认控温热电偶、装置密封件完好。
2、开启氮气开关并调整压力到要求的范围。
3、设定喷嘴旋转速度后开启喷嘴旋转开关。
4、确定铸造准备工作完成后，开启加热电源。
5、待温度显示装置内部温度650℃以上时，可以将熔体放入装置（开始浇铸）。
三、相关知识（一）、铝熔体的净化方法铝熔体的净化方法有很多种，不同的方法有各自的优缺点，产生中应根据产品的质量要求选择适当的方法。
冷却速度对Al—Cu合金铸锭宏观组织的影响
冷却速度对Al—Cu合金铸锭宏观组织的影响文章以铝铜合金作为实验材料，开展了电磁模铸的应用研究，研究了不同冷却速度对于铸锭质量的影响规律。
结果表明：冷却速度过高或过低均不利于发挥磁场对于凝固组织的改善效果，冷却速度0.47K/s条件下，获得的铸锭凝固质量最佳。
标签：Al-Cu合金；冷却速度；宏观组织1 概述近几十年来，人们发现在凝固的过程中综合利用电磁场，能够有效的控制凝固过程，达到改善晶粒组织，提高性能的目的。
研究发现在金属熔体凝固的过程中施加电磁场，在磁场的作用下，能够促使熔体内部的溶质元素浓度分布和温度场分布更为均匀，能够加快过热熔体的热量耗散，有利于固液界面处溶质元素的扩散，对于抑制枝晶组织的生长、细化晶粒组织、改善合金元素偏析和降低铸锭内部的缩孔缩松现象等都有显著的效果[1-3]。
目前关于金属的电磁铸造工艺主要集中于铝、铁等合金的连铸过程中，电磁场在连铸过程中的应用已经得到了系统的研究，目前已经发展成为了比较成熟的铸造工艺[4-10]。
而电磁场在模铸条件下的应用的相关研究相对较少，尤其是对于模铸条件下，电磁场对于铸锭宏观组织均匀性与铸锭质量等影响的研究较少，目前模铸条件下的电磁铸造工艺还不是很成熟，尚有待系统的研究和探索。
在电磁模铸过程中，冷却速度会直接影响合金熔體中的温度场分布和磁场的作用时间，同时对铸锭的表面质量有严重的影响。
不同的冷却速度会影响磁场的作用效果，因此探讨冷却条件对于电磁模铸工艺的影响是很有必要的。
为了在模铸条件下获得良好的铸锭质量，本实验采用近似定向凝固的冷却方式，主要考察了不同的冷却速度下，行波磁场对于合金铸锭的影响。
2 实验方法实验采用的是行波磁场，磁场的电流为160A、频率为20Hz。
行波磁场会在合金熔体中产生轴向方向的环流，磁场的发生装置和原理如图1所示。
本文探讨的是冷却速度对于电磁铸造过程中铸锭的影响，分别研究了空冷条件下（0.28K/s）、水冷条件下（0.47K/s）以及快速冷却条件下（0.78K/s）磁场对于铸锭质量的影响。
行波磁场强度对于铝铜合金铸锭组织的影响
行波磁场强度对于铝铜合金铸锭组织的影响作者：杨勋刚张川豫来源：《科技创新与应用》2019年第20期摘要：文章以铝铜合金作为实验材料，开展了电磁模铸的应用研究，研究了不同行波磁场强度对于铸锭质量的影响规律。
结果表明：磁场的电流强度越高，对于铸锭组织的改善效果越显著。
关键词：铝铜合金；行波磁场；磁场强度中图分类号：TG146.1 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2019）20-0096-02Abstract： In this paper， using aluminum-copper alloy as experimental material， the application of electromagnetic die casting was studied， and the effect of different traveling wave magnetic field intensity on the quality of ingot was studied. The results show that the higher the current intensity of the magnetic field is， the more significant the improvement effect on the microstructure of the ingot is.Keywords： aluminum-copper alloy； traveling wave magnetic field； magnetic field strength1 概述近年來的研究发现在凝固的过程中综合利用电磁场，能够有效的控制凝固过程，达到改善晶粒组织，提高性能的目的。
N. Ramachandra[1]研究了金属熔体中流场行波磁场作用下的变化规律，发现行波磁场可以在熔体中产生轴向的宏观对流，这种流场能够改变熔体中浓度场和温度场的分布，并对凝固过程中晶粒生长界面的形状有直接的影响。
电磁搅拌器在铝合金熔炼炉中的应用探讨
１ 、电磁搅拌器的结构
铝合 金电磁搅拌器由感 应器 、低频电源和冷却水系统等组成 。电 磁搅拌器的主要工作部件是由铁芯和线圈绕组构成的感应器 ，线圈绕 组 由绝缘的矩形断面中空铜管组成 ，固定在铁芯周围。低频 电源是 由 变频器产生的三相交流电。搅拌 器冷却水系统包括一个闭环净化水 回 路 、一个热交换器和一个工业水 回路 ，通过闭环净化水回路对线 圈绕 组进行冷却以防止线圈绕组过热损坏。 两台 ６（ ０ 倾动式矩形煤气熔炼炉可只配备 １ 电磁搅拌器 ，每台 套
当电磁搅拌器处于检修位置时 ， 若其中任何一个接近开关信号失灵或误 动作 ， 与之配套的两台熔炼炉均不能倾翻。 同时在操作台上也会出现 “ 接 近开关信号错误”的提示，有利于尽快排除故障。
利 用电磁搅拌 器检修位上 的接近开关 限位来 确定 电磁搅 拌 的位 置 ， 而达到熔炼炉进行倾 翻或 回翻动作时安全生产 ，避免熔炼炉、 从 电磁搅拌器设备伤害事故发生。 ３ ． ２电磁搅拌工作 环境温度 的要求 电磁搅拌器台车 由行 走系统 、液压升降系统和台车本体组 成 ；行 走系统由行走 电机 、减速器、链 条传动 系统组成 ；液压升降系统由油 箱、油泵、油管 、单 向阀、电磁换 向阀、溢流阀 、行程保护阀和液压 油缸等几部 分组成 ； 整体工作温度必须保持在 ０ ７ ￣之间 ， － ０（ ２ 液压油的 最高工作温度：８ ｃ ；液压密封元件 的最高工作温度为 ：１０ ０ｃ ２ ℃。 熔炼炉在实际生产中 ，尤其在夏季季节温度较高时 ，炉内温度保 持在 ７０度左 右，炉底的钢板温度在 ２ ０度左右 ， ４ ０ 造成炉底周围环境 温度在 ６ 度左 右， ０ 临近台车液压油的工作温度上限值。同时，由于炉 底是一个相对比较封 闭的环境 ，空气流通不 畅．因。 ３ 电磁搅拌器 台车液压工作介质 的选择 ． ３ ４ 号液压油虽然有 良好的抗磨损性能，以及 优良的抗乳化性 ，由 ６ 于工作介质温度较低 ，其粘度指数最大 为 ９ 。 ７ 粘度指数是决定抗磨液压油在高温环境下 良好运行 的重要指标之 粘度高于 】Ｏ ７ Ｏ —ｌＯ的抗磨液压油 ， 具有粘温曲线 变化平缓性 和良 好 的粘温性 。 ４ ３ 酯型难燃液压油工作温度在一 ０ ～ ３ ℃ ， 目 为止具有 ６２ ２ ℃ １５ 是 前 低倾 点、高 闪点 、和 良好 的热稳定性能 ；其粘度指数不小于 １０；在 ８ 高温环境运行时 ，它在油中的溶解度增大 ，蜷曲状的线形分子膨胀仲 长， 从而使粘度增 长较大 ，粘度指数越高 ，粘度随温度变化 越小。适
压铸铝锭熔炼技术中压铸铝锭工艺流程应注意
压铸铝锭熔炼技术中压铸铝锭工艺流程应注意压铸铝锭熔炼技术中压铸铝锭工艺流程应注意的重要事项000在生产过程中，对于不同的产品所要求的原铝化学成分不同，当进铝和配料过程完成后，对熔体进行充分的搅拌，使熔体内部化学成分均匀，再进行取样分析，如果中间取样分析结果表明熔体的化学成分不符合要求（如：Fe 含量较大，影响产品质量；Fe含量偏小，造成质量浪费），需按实际情况样进行相应的化学调整。
1．对重熔用铝锭配料，当保持炉内铝液中间分析不符合要求时，需进行配料调整。
如炉内铝液过多，Fe含量较大，经计算往炉内加入Fe含量小的铝液后容量超出保持炉容量时，须先放出第定数量的铝液，再往炉内加入Fe含量小的铝液进行调整，然后进行搅拌均匀，再进行中间取样分析，直至合格。
如果炉内Fe含量较小，为了不造成质量浪费，经计算可想炉内假如一定量的高铁大块铝。
2．对于连铸连轧生产所须的原铝，如Fe含量不符合要求时，其成分调整和重熔用铝锭成分调整一样。
当中间分析中Ti、V含量超出标准后，就需往炉内添加相应的BAI合金或其他添加剂，降低Ti、V含量，然后将铝液搅拌均匀。
3．对于合金生产所需原铝，经配料、搅拌均匀处理后，取中间分析，如分析表明哪种元素不符合要求，相应地对哪种元素进行调整，直至符合标准要求。
三、相关知识（一）熔体成分控制要求1，工业纯铝铸造在铸造工业纯铝锭时，工业纯铝锭没有形成冷裂纹的倾向，但当铁硅比例控制不当时，会产生各种形式的程度不同的热裂纹。
（1）重熔用铝锭铸造时，主要控制的是Fe、Si含量。
根据牌号规定，如果Fe、Si含量较高，可能会超标；Fe、Si含量较低，由会产生质量损失，造成浪费。
（2）在水平和垂直铸造生产中，当工业纯铝的品位较高，Si大于Fe 时，合金的热脆性比较大，产生热裂纹的倾向性也增大，故应当控制Fe大于Si，以降低铸锭的热裂纹倾向。
随着工业纯铝品位降低，要求Fe大于Si的亮变小。
当生产含Si量大于0。
电磁搅拌器与熔炼炉控制系统改造
电磁搅拌器与熔炼炉控制系统改造[摘要]电磁搅拌技术目前在各种有色及黑色金属熔炼及铸造中被广泛应用，为产品质量的提高提供了有力支持。
但在实际应用中也存在一定的安全隐患，本文主要对安全隐患进行介绍，并通过技术改造来改善电磁搅拌器的运行环境，达到安全高效稳定的运行效果。
[关键词]铝熔炼炉电磁搅拌器接近开关程序中图分类号：th 文献标识码：a 文章编号：1009-914x（2013）08-289-010.前言电磁搅拌器变频电源把 50/60hz 的工频交流电变成频率为0.5～3.0hz 的两相/三相低频电源，该电源通入感应线圈后产生一个行波磁场，此行波磁场作用于金属熔体，产生电磁力。
通过电磁力来控制炉体中熔体的流动，使熔体产生有规律的移动，达到搅拌的目的，尽而实现合金成分均匀化，是铝合金铸造尤其是熔炼工序必不可少的环节。
我公司的电磁搅拌器安装于可倾翻式熔炼炉下部，为了资源合理利用，每两台炉子共用一台电磁搅拌器，不仅节约而且节能。
1.电磁搅拌器存在的隐患电磁搅拌器在炉下设计有三个位置，两个熔炼炉炉底正下方是电磁搅拌器的工作位置，在两个熔炼炉之间是电磁搅拌器的检修及停机位置。
电磁搅拌器工作时需要从检修位运行到工作位，然后靠液压系统升起，使电磁感应线圈贴近熔炼炉炉底，通电后产生行波磁场来实现对熔铝的搅拌。
在搅拌及电磁搅拌器处于炉底升起状态或位置时，熔炼炉不能倾翻也不能回翻，否则将会严重的损坏电磁搅拌器线圈及升降机构，甚至会损坏熔炼炉底部钢结构，因此电磁搅拌器在不工作时必须停放在两台熔炼炉中间的检修位上，这样才不影响两台熔炼炉的正常倾翻。
电磁搅拌器根据整个铸造工艺的要求进行阶段性的搅拌，在实际的操作过程中，因为熔炼炉的倾翻控制台在熔炼炉后，电磁搅拌的操作控制在电磁搅拌控制室内，两台设备的操作台不在同一位置，并且电磁搅拌器处于炉子底部，操作员很难通过肉眼来确定电磁搅拌器位置，况且在最初的设计当中，电磁搅拌器和熔炼炉之间未设计联锁功能，双方在任何位置或有任何动作都不影响对方的操作，这样势必导致在不同位置的操作员因为信息不畅或麻痹大意造成操作上的失误，产生较大的设备安全事故。
下行波磁场在熔体净化中的应用
下行波磁场在熔体净化中的应用【摘要】随着工业生产的不断发展，熔体净化的重要性日益凸显。
本文从磁场与熔体净化的关系出发，探讨了下行波磁场在熔体净化中的应用意义。
通过对熔体净化技术和下行波磁场的影响机制进行概述，揭示了磁场在熔体净化中的优势。
进一步通过实际应用案例展示了下行波磁场在熔体净化领域的潜力。
本文探讨了磁场参数对熔体净化效果的影响，指出了下行波磁场是熔体净化的有效手段。
展望未来研究方向和应用前景，为进一步推动熔体净化技术的发展提供了参考。
通过本文的研究，可以更好地理解下行波磁场在熔体净化中的重要作用，为促进工业生产的绿色发展和提高生产效率提供了新思路。
【关键词】磁场、熔体净化、下行波、影响机制、优势、应用案例、参数、效果、有效手段、研究方向、应用前景1. 引言1.1 磁场与熔体净化的关系磁场与熔体净化的关系是研究领域中的一个重要课题。
磁场在熔体净化中的作用一直备受关注，因为磁场可以通过干扰熔体中的流体动力学过程来提高熔体的纯度和质量。
磁场可以影响熔体内部的流动方式和速度，从而有效地减少熔体中的杂质和气泡。
磁场作用下，熔体中的杂质可以被有效地聚集和移除，提高熔体的均匀性和净化效果。
研究表明，在熔体净化过程中，下行波磁场能够有效地改善熔体的流动状态，提高熔体的凝固结构和物理性能。
下行波磁场可以使熔体中的金属颗粒或氧化物迅速聚集，形成大的团聚体，从而方便过滤和分离。
下行波磁场还可以降低熔体的粘度，促进溶质的扩散和混合，使净化速度更加快速和高效。
1.2 下行波磁场在熔体净化中的应用意义下行波磁场可以有效地促进金属熔体的对流运动，使熔体中的微观杂质更容易被排除。
磁力线在熔体中产生涡流，从而加速熔体的搅拌和混合，使熔体内部温度和成分更加均匀，提高金属的纯净度。
下行波磁场可以降低金属熔体的表面张力，促进气体和其他杂质的排除。
通过磁场作用，金属熔体中的气泡和夹杂物可以更容易地浮到熔池表面，便于清除，从而减少金属的气孔和夹杂物含量。
14.行波磁场作用下多晶硅铸锭过程的瞬态模拟研究.邵玥
Xi’an Jiaotong University
行波磁场作用下多晶硅铸锭过程的瞬态 模拟研究
邵玥，刘立军，李早阳，余庆华
西安交通大学 能源与动力工程学院
西安交通大学刘立军教授研究组()
2015.11 杭州
主要内容
1. 研究背景及内容 2. 数值计算模型
3. 结果分析
4. 结论
10
Xi’an Jiaotong University
3.1.1 长晶过程
向下的磁场作用：
温度场
流函数分布
氧杂质分布
11
Xi’an Jiaotong University
3.1.2 磁场作用下氧杂质分布云图
低 低 高
高
高
磁场向上
D
C Vg C 1 kOseg 0 n
[1] Matsuo et al. JCG 310(2008) 4666. [2] Kanda et al. JCG 166(1996) 669. [3] Togawa et al. JCG 148(1995) 70.
9
Xi’an Jiaotong University
耦合
行波磁场作用下多晶硅定向凝 固过程的全局热质输运模型
行波磁场参数对氧杂质输运的 影响
4
Xi’an Jiaotong University
主要内容
1. 研究背景及内容 2. 数值计算模型
3. 结果分析
4. 结论
5
Xi’an Jiaotong University
2.1 多晶硅铸锭炉内全局热场计算模型
氧杂质
主要来源于硅原料和 晶体生长过程中石英
下行波磁场在熔体净化中的应用
下行波磁场在熔体净化中的应用熔体净化是一项重要的工艺，在制造许多金属制品（如钢铁、铝制品等）的过程中都需要使用熔体净化技术。
其中，下行波磁场技术是一种常用的熔体净化技术。
本文将介绍下行波磁场在熔体净化中的应用。
一、下行波磁场技术的原理及优点下行波磁场技术是通过在金属熔体中产生一定强度和频率的磁场，使其中的金属悬浮物颗粒受到磁场力的作用，从而实现熔体的净化。
下行波磁场是沿着熔池壁向下传播的，其频率通常在1-20 kHz范围内。
由于这种磁场的作用方式，它被称为“下行波磁场”。
1、净化效果好。
下行波磁场能够有效地去除熔体中的气体、氧化物、夹杂物等杂质，从而提高金属制品的质量。
2、操作简单。
下行波磁场在操作上比较简单，只需要在熔池边缘加入一对电极，再通过通电的方式产生磁场即可。
3、成本低。
相比于其他熔体净化技术，下行波磁场技术的成本相对较低，不需要特别昂贵的设备，因此在很多制造领域得到了广泛应用。
1、钢铁制品在钢铁制品的制造过程中，由于铁水在冷却过程中会结晶，因此会产生夹杂物。
夹杂物的存在会导致钢材容易断裂，因此需要进行熔体净化。
下行波磁场技术可以有效地去除熔池中的夹杂物、气体等杂质，从而提高钢材的强度和延展性。
2、铝制品铝制品的制造过程中，熔体中容易产生气泡和氧化物，从而影响铝制品的质量和性能。
下行波磁场技术可以去除熔体中的气泡和氧化物，从而提高铝制品的质量和强度。
3、铜制品三、总结下行波磁场技术在熔体净化中应用广泛，它的操作简单、成本低、净化效果好，因此受到了很多制造领域的青睐。
随着科技的不断发展，下行波磁场技术将会得到更广泛的应用，并在熔体净化领域发挥更大的作用。
下行波磁场在熔体净化中的应用
下行波磁场在熔体净化中的应用下行波磁场（downward wave magnetic field）是一种新型的磁场应用技术，广泛应用于熔体净化中。
熔体净化是一种重要的工艺过程，用于提高金属材料质量和性能，降低杂质含量，减少气孔和夹杂物的产生。
下面将介绍下行波磁场在熔体净化中的应用及其优势。
下行波磁场是一种通过电磁感应原理，利用磁场力对液态金属进行搅拌和净化的方法。
它通过在熔池上方的铜管里通入变化的电流，产生往复运动的磁场，形成一个下行波磁场。
这个磁场能够深入熔池，对熔池中的金属进行循环搅拌，加速金属中的杂质和气泡分离，从而达到净化熔体的目的。
下行波磁场在熔体净化中具有许多优势。
它可以有效地减少熔体中的杂质含量。
下行波磁场能够抑制杂质的重力沉降速度，减缓杂质与熔体的接触时间，从而降低杂质的融入。
磁场力对杂质具有排斥作用，使杂质更容易从熔体中分离出来。
下行波磁场可以去除熔体中的气泡。
熔体中的气泡是金属制品中常见的缺陷来源之一，会降低金属的强度和韧性。
下行波磁场能够通过搅拌熔体，使气泡聚集到金属液面上，使气泡更容易脱离熔体。
下行波磁场可以改善金属的宏观形态和组织结构。
通过搅拌熔体，下行波磁场能够提高液态金属的混合度，使金属中的元素更均匀分布。
磁场作用对金属的晶化有影响，可使金属的晶粒更细小，提高金属的织构性能。
下行波磁场还具有能耗低、操作简便、易于控制等优点。
它不需要额外的能源，通过改变电流的大小和频率，可以灵活调节磁场的强度和频率，以适应不同的熔化工艺。
下行波磁场可以通过无线控制方式进行操作，避免了传统搅拌方式需要人工操作的缺点。
下行波磁场是一种应用于熔体净化中的新技术，能够有效地减少熔体中的杂质含量和气泡，改善金属的宏观形态和组织结构。
它具有能耗低、操作简便、易于控制等优点，未来有很大的发展潜力。
随着对金属质量和性能要求的不断提高，下行波磁场在熔体净化中的应用将会越来越广泛。
螺旋磁场对Sn_Sb合金成分偏析的影响_韩彦博
· 42·
材
料
科
学
与
工
艺
第 20 卷
式， 在 20 世纪 70 ～ 80 年代得到了迅猛发展． 近年 来， 国内外学者对电磁搅拌技术进行了大量的理 美国蒂姆肯公司超声波检测结果 论及实验研究， 表明， 使用结晶器电磁搅拌（ M － EMS ） 后， 铸坯表
［3 － 4 ］ ； USS / KOBE 公 司 采 用 面夹 杂 物 减 少 35%
1
实
验
［8 ］
金属锡与钢的磁流体过程相似， 二者存在几 何相似和动力相似 ， 因此， 本实验选用金属锡 作为物理模拟钢的主要材料． 其次在锡 （ Sn， ρ=
3 7． 31 g / cm3 ） 中加入锑（ Sb， ρ = 6． 68 g / cm ） ， 能使
合金在凝固过程中通过包晶反应先析出密度比基 体（ α 相 ） 小的高熔点硬质 SnSb 化合物 （ β 相 ） ， 如果在凝固过程中不采取任何措施， β 相会生长 粗大且受 α 基体的浮力作用产生较严重的重力 偏析， 这与钢连铸过程中的重力偏析现象相似 ， 因 此选择低熔点锡锑合金作为研究对象， 分析螺旋 磁场对解决铸锭重力偏析的影响， 化学成分定为 Sn － 11% （ 质量分数） Sb． 实验方法如下： 将纯 Sn（ 质量分数99． 9% ） 在 SG － 5 － 10 型井式电阻炉内加热， 待 Sn 完全熔化 且熔体温度达到 400 ℃ 时加入纯 Sb （ 质量分数 99． 94% ） ． 为防止 Sb 上浮发生氧化， 用钟罩将 Sb 块压入液面以下直至完全熔化． 将金属液搅拌均 匀、 除渣后在 350 ℃ 静置 10 min， 将模具预热至 150 ℃ ， 熔体温度为 340 ℃ 时浇注． 实验过程中对
磁场对铝合金模铸工艺的影响
总第２３７期２０２０年１２月 南 方 金 属ＳＯＵＴＨＥＲＮＭＥＴＡＬＳＳｕｍ．２３７Ｄｅｃｅｍｂｅｒ ２０２０ 收稿日期：２０２０－０８－３０；修订日期：２０２０－０９－２５ 作者简介：王振哲（１９８１－），男，２００３年毕业于河北工业大学机械设计及其自动化专业，工程师。
文章编号：１００９－９７００（２０２０）０６－００１７－０４磁场对铝合金模铸工艺的影响王振哲，刘书涛（中国核电工程有限公司，北京１００８４０）摘 要：以铝合金作为实验材料，开展了行波磁场与振荡磁场对铸锭组织及成分的作用规律研究。
结果表明：行波磁场和振荡磁场均能有效的细化晶粒组织。
行波磁场得到的晶粒组织多为等轴状的枝晶组织，晶粒平均尺寸为２５１ ６７μｍ。
振荡磁场得到的晶粒组织则多为不规则的球形组织，晶粒平均尺寸为２３９ ３７μｍ。
无磁场条件下的元素最大含量偏差为１ ０３，行波磁场下的元素最大含量偏差为０ ５６，而振荡磁场下的元素最大含量偏差为０ ３１。
关键词：铝合金；行波磁场；振荡磁场；铸锭质量中图分类号：ＴＧ１４６ ２＋１ 文献标志码：ＡＥｆｆｅｃｔｏｆＭａｇｎｅｔｉｃＦｉｅｌｄｏｎＡｌｕｍｉｎｕｍＡｌｌｏｙＣａｓｔｉｎｇＰｒｏｃｅｓｓＷＡＮＧＺｈｅｎ ｚｈｅ，ＬＩＵＳｈｕ ｔａｏ（ＣｈｉｎａＮｕｃｌｅａｒＰｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｂｅｉｊｉｎｇ，１００８４０，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｔｒａｖｅｌｉｎｇｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄａｎｄｏｓｃｉｌｌａｔｉｎｇｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄｏｎｔｈｅｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｃｏｍ ｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆａｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙｉｎｇｏｔｗａｓｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｂｏｔｈｔｒａｖｅｌｉｎｇｗａｖｅｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄａｎｄｏｓｃｉｌｌａｔｉｎｇｍａｇ ｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄｃａｎｒｅｆｉｎｅｇｒａｉｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅａｖｅｒａｇｅｇｒａｉｎｓｉｚｅｏｆｔｒａｖｅｌｉｎｇｗａｖｅｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄｉｓ２５１．６７μｍ．Ｔｈｅｇｒａｉｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｂｔａｉｎｅｄｂｙｏｓｃｉｌｌａｔｉｎｇｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄｉｓｉｒｒｅｇｕｌａｒｓｐｈｅｒｉｃａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ａｎｄｔｈｅａｖｅｒａｇｅｇｒａｉｎｓｉｚｅｉｓ２３９．３７μｍ．Ｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｄｅｖｉａｔｉｏｎｏｆｅｌｅｍｅｎｔｃｏｎｔｅｎｔｏｆｔｒａｖｅｌｉｎｇｗａｖｅｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄｉｓ０．５６，ａｎｄｔｈａｔｏｆｏｓｃｉｌｌａｔｉｎｇｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄｉｓ０．３１．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｗｉｔｈｏｕｔｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄ，ｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｄｅｖｉａｔｉｏｎｏｆｅｌｅｍｅｎｔｃｏｎｔｅｎｔｉｓ１．０３．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ａｌａｌｌｏｙ；ｔｒａｖｅｌｉｎｇｗａｖｅｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄ；ｏｓｃｉｌｌａｔｉｎｇｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄ；ｉｎｇｏｔｑｕａｌｉｔｙ０ 引言近年来，研究发现在凝固的过程中综合利用电磁场，能够有效地控制凝固过程，达到改善晶粒组织，提高性能的目的。
下行波磁场在熔体净化中的模拟
2.3 磨粒粒径对表面粗糙度及去除率的影响 从图4中可以得知袁去除率随磨料粒径的增大是
先降低再升高，当研磨颗粒粒径为W3.5和W14时较 高,粒径为W5和W7时较低；表面粗糙度数值近似线
性变化,磨料粒径小时其值最小袁随后逐渐变大°这种 现象是因为在其他条件相同的情况下袁磨料粒径小, 单位时间内参与研磨切削的磨粒就多袁切削充分袁去 除率就高；试件表面粗糙度值较小°
式中：B0为熔体边缘磁感应强度幅值,r为皓竭半 径,滓为金属液电导率,棕为磁场频率,k为行波波数° 流动采用层流模型，熔体不可压缩，流动为稳定状态, 速度场与时间无关°流场计算采用COMSOL Multiphysics多物理场仿真软件,获得稳定流场数据后, 将夹杂物颗粒视为球形，夹杂物在熔体中受流体粘滞 力、电磁挤压力以及浮力的共同作用，采用拉格朗日 模型，对随机分布于流场中的夹杂物进行跟踪，最后 获得夹杂物分布情况°
Science & Technology Vision
科技视界
raw
明显袁转速增加袁去除率显著增大,在30rpm时达到最 大值,转速再增加时,去除率有少量下降°同时试件的 表面粗糙度值随研磨盘转速的增大而上升袁转速为 30rpm时表面粗糙度值有明显下降,随之又上升°因此 研磨盘转速也应控制在合理的范围内以保证研磨效率 和表面粗糙度°
1 模拟方法
2.1下行波磁场参数对熔体流动的影响
r1a5dicial d2is0tance2/m5m
计算采用二维轴对称模型，在计算模型中采用时
间平均电磁力°在柱坐标下，下行波磁场在Z方向对
单位导电熔体时间平均力可以表示为［2］：
fz
=
-11
B
2 0
2
滓棕 r
k
【教育资料】磁场在化学化工中的应用学习精品
磁场在化学化工中的应用冯光宏等进行的磁场处理对微合金钢的相变过程研究表明，磁场处理对微合金钢由奥氏体向铁素体的转变过程产生影响，下面是小编搜集整理的一篇探究磁场在化学化工应用的论文范文，供大家阅读参考。
：简述了磁场特性及其对化学反应影响机理，介绍了磁场效应在无机合成、有机化学、环境保护等方面的应用，展望了其在化学化工中的应用前景。
磁现象普遍存在于物质世界。
20世纪初，电磁学奠基者法拉第就发现磁场与化学之间有着密切的联系，并首先提出了磁化学的概念。
经过数十年的努力，磁化学在实验技术上有了很大进步，灵敏度高、分辨率强，大型仪器(核磁、顺磁、磁天平等)的广泛应用，直流、交流、脉动磁场的实施，超高磁场(40T以上)的建立，开辟了控制化学过程的新途径，促进了磁化学的基础理论研究和在化工领域的应用研究。
1磁场的特性及其对化学反应影响机理1.1磁场的特性(1)磁场的能量较低。
在化学化工中应用的场强一般都在1T以内，其能量一般只是粒子热运动能量的万分之一到百万分之一，与化学键的键能相比，也差2~3个数量级。
(2)磁场能对任何置于其中的磁极或电流施加作用力。
物质的本质是电性的，无论原子、分子，都是由带负电的电子在某种原子核的正的库仑场中运动，所以从微观机理上看，磁场必然要对置于其中的运动的带电微观粒子(电子、质子、各种离子等)产生不同程度的影响，产生影响的作用力是洛仑兹力。
洛仑兹力的计算公式见式(1)：F的大小与磁感应强度B成正比，但方向总是与带电粒子运动方向垂直，说明它不能改变带电粒子的运动速率和动能。
1.2磁场影响化学反应的机理洛仑兹力本身的特性决定不能赋予体系能量，因而不能直接以能量因素影响化学反应，但它可以改变粒子的运动方向。
化学反应是伴随着电子运动状态的改变而发生的化学键的断裂和形成过程，每一旧键的断裂和新键的形成都是轨道间的分裂和叠加的结果，轨道状态及变化趋势直接关系着键交换的可能性和形成的键的稳定性，若变形发生在有利于轨道叠加的方向，则可以加强对反应体系至关重要的离域效果，加速化学反应或降低活化能，若变形不利于反应需要的叠加方向，也可能对化学反应起负作用。
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下行波磁场在熔体净化中的应用
熔体净化是一种关键的金属加工工艺，用于去除熔体中的杂质和氧化物，提高金属的
纯度和均匀性。
在熔体净化中，下行波磁场已被广泛应用。
下面将介绍下行波磁场在熔体
净化中的应用。
1. 下行波磁场的基本原理
下行波磁场是一种非常特殊的磁场，它由电流在铜管内的自感诱导产生。
在下行波磁
场中，磁场强度呈螺旋形，有一个明显的方向，因此具有单向性。
当金属熔化时，下行波
磁场可以通过金属内部流动，并产生涡流。
金属中的涡流会使杂质和氧化物聚集在涡流内部，从而净化金属。
下行波磁场已被应用于许多特定金属的熔体净化过程中，例如铝合金、铜、镍和钛等。
下行波磁场的应用不仅可以提高金属的纯度和均匀性，还可以提高生产率和节约能源。
2.1 铝合金熔体净化
在铝合金熔体净化中，下行波磁场可以有效地去除熔体中的气泡和杂质。
铝合金熔化
温度相对较低，熔体中存在大量气泡和氢气。
这些气泡和氢气容易污染铝合金，降低其质量。
下行波磁场的单向性可以引导气泡和氢气沿磁场方向运动，从而使它们聚集在熔体表面。
此外，由于下行波磁场强度呈螺旋形，可以使铝合金熔体中的杂质聚集在涡流内部。
这样可以使熔体中的杂质浓缩，从而更容易去除。
铜熔体净化需要去除熔体中的氧化物、硫化物和杂质，以提高铜的纯度。
在铜熔体中，下行波磁场可以产生涡流，这些涡流可以将杂质和氧化物聚集在涡流内部。
涡流内部的磁
场也可以使氧化物还原，从而净化铜熔体。
此外，下行波磁场的单向性可以使液态铜中的氧化物和纯度不同的铜分离，从而提高
铜的纯度和均匀性。
此外，下行波磁场还可以提高金属的均匀性和晶粒度，从而提高其材料性能。
3. 结论
下行波磁场在熔体净化中具有广泛的应用，具有净化金属的高效性和经济性。
尽管下
行波磁场的应用受到金属内部形状和液流等因素的影响，但它仍然是一种非常有前途的熔
体净化技术。
随着熔体净化技术的发展，下行波磁场将会发挥更重要的作用。