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《中南大学》 2003年
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电解铝液电磁场铸轧晶粒细化机理初探及磁场计算

温勇明  
【摘要】:铝带坯连续铸轧是近几十年来压力加工中的新技术,与传统铸锭-热轧开坯方法相比具有投资少、生产周期短、成本低、节省能源等一系列优点。在铝带坯连续铸轧过程中,铝熔体的凝固为快速定向导热结晶,晶体成长方向性很强,萁深拉性能远比不上热轧板,这严重限制了铸轧铝带坯的使用范围。铝电磁场铸轧是将电磁场技术引入到铝带坯连续铸轧中,扬长避短而形成的一种高效、节能的铝带坯生产高新技术。针对不同的铝合金、不同的铝熔体有不同的频率响应,本文将电解铝液电磁场铸轧机理作为研究重点之一,通过对电解铝液电磁场铸轧带坯晶粒细化机理及生产工艺的研究与分析,确定电磁感应器及其供电系统的基本设计方案,即:电磁感应器采用二相低频交流电源供电,铁芯线圈采用集中式绕组;供电系统设计为交-交变频装量,并采用逻辑无环法控制。在大量实验室及工业试验研究的基础上,对电磁外场环境下电解铝液凝固结晶机制进行分析和探讨,建立铸造区内铝熔体的流体动力模型,并提出机械“搓擦”效应,揭示电磁场对铝带坯宏、微观组织及力学性能的影响。根据流体机械缓和时间特性,通过理论计算与分析确定最佳电磁场频率为以15Hz为中心,5Hz为公差的频率带,最佳励磁电流换向周期为励磁电流周期的3~5倍,从而为制定合理的生产工艺提供理论依据。研究电磁场铸轧的机理离不开对电磁场的分析,因此,本文另一重点为电磁场铸轧电磁场的分析与计算。一方面,根据矢量运算法则及电磁学原理,定性地说明行波磁场和脉振磁场的产生,从而阐述电磁感应器的工作原理,即通过产生一以行波为主,脉振渡为辅的复合磁场,对供料嘴内及铸轧区内的铝熔体进行电磁搅拌和电磁扰动,以达到细化晶粒,提高带坯综合性能的目的。另一方面,借鉴直线感应电机的分析方法,将一复杂的三维磁场分解为一平面磁场及沿该平面垂线方向的一维磁场,并建立相应的计算模型。在电磁感应器一维模型中,对气隙磁场磁感应强度及电磁推力进行数学公式推导,结果表明气隙磁场磁感应强度沿铸轧辊轴线方向呈多频率冲击行波。通过利用有限元法对电磁场铸轧的Y-Z二维平面电磁场进行数值计算,发现良导磁的铸轧辊套使磁力线产生偏移,从而将磁力线有效地引导到铸轧区凝固结晶前沿,这有利于晶粒的细化和打破铝熔体定向结晶 中南大学硕士学位论文 摘 要 机制。然而,由于铁磁性铸轧辊套的存在加剧了磁旁路礼磁泄漏。因此,必须设计合适 的铸轧辊与铁芯组的间隙,使铸轧区凝固结晶前沿鱿磁感应强度达到最佳值。通过计算 还发现,磁场磁感应强度沿带坯中性面呈驼峰状分布,而其中一峰值恰好落在供料嘴安 放布流块区域,这抑制了电磁场对铝熔体的电磁搅拌,降低了电磁场的利用效率。因此, 建议将布流块的位置向前推移或减小布流块药几何尺寸。所做的这些工作拓展和深化了 铝带坯电磁场连续铸轧技术的基础理论研究,月时对生产实践也具有现实指导意义。
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:TG335

【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 杨栋;电磁铸轧制备PS版基工艺及其性能研究[D];中南大学;2009年
2 仇灵;AZ31B镁合金双辊铸轧温度场的有限元模拟及实验研究[D];中南大学;2010年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杨书启,栗嘉铭;铝合金方锭电磁铸造电磁参数的计算与分析[J];北方工业大学学报;1993年01期
2 韩至成,周土平,丁宝利;电磁铸造实验和数值模拟[J];北方工业大学学报;1993年03期
3 韩至成;电磁冶金[J];北方工业大学学报;1994年01期
4 毛大恒;严宏志;;电磁搅拌对铝及其合金凝固和铸态组织的影响[J];轻合金加工技术;1991年04期
5 林浩;;薄规格铸轧板的铸轧[J];轻合金加工技术;1993年12期
6 肖立隆,蔡首军;铸轧工艺对产品质量的影响[J];轻合金加工技术;1999年07期
7 王希维;铸轧铝板的组织及其缺陷(2)[J];轻合金加工技术;1994年05期
8 朱诚;国内铸轧机的装机水平和新铸轧机的开发[J];轻合金加工技术;1995年11期
9 高泽生;高速铸造薄带材技术的开发与前景[J];轻合金加工技术;1995年11期
10 刘荣久;双辊铸轧工艺的发展前景[J];轻合金加工技术;1996年08期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 韩福生;董烈钢;;硼对铬系白口铸铁组织与性能的影响[J];安徽工学院学报;1990年03期
2 欧寿铸;陈建明;;铸件凝固过程的水力学模型及其应用[J];安徽工学院学报;1990年04期
3 王仲珏;在耐热铬铝合金改性处理中钒渣的冶金物化条件及作用[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2004年03期
4 朱万军;双辊铸轧高速钢薄带的晶粒细化[J];鞍山科技大学学报;2005年Z1期
5 贾志琦,翟云;稀土处理及挤压铸造复合工艺对Al-18Si合金组织的影响[J];兵器材料科学与工程;1988年08期
6 石功奇,丁培道,周守则;M2高速钢凝固组织的研究[J];兵器材料科学与工程;1988年11期
7 隋润涛,陈志刚,陈建清,刘曦;静态SHS陶瓷涂层沿重力方向的组织及性能的研究[J];兵器材料科学与工程;2004年01期
8 王仲珏;低铬白口铸铁复合变质的作用及动力学效应[J];兵器材料科学与工程;2004年06期
9 韩至成;电磁冶金[J];北方工业大学学报;1994年01期
10 丁宝利,韩至成;方锭电磁铸造过程中磁场三维分布的数值模拟研究[J];北方工业大学学报;1995年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 谢焱彬;凌玉华;廖力清;杨欣荣;;铝电磁铸轧原理及其控制优化策略[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
2 凌玉华;杨欣荣;李红艳;纪云云;廖力清;;基于PSO-BP神经网络的铝带坯晶粒度软测量建模及优化[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
3 梅强;常云龙;王初傲;;电磁搅拌对轧辊埋弧堆焊组织及性能的影响[A];第十六次全国焊接学术会议论文摘要集[C];2011年
4 许光明;江定辉;李金涛;崔建忠;;电磁铸轧5182铝合金组织性能研究[A];第十二届全国铸造年会暨2011中国铸造活动周论文集[C];2011年
5 陈兴汉;徐华;王云春;潘勇;;改善铂铑热电偶丝热电性能研究[A];2009中国功能材料科技与产业高层论坛论文集[C];2009年
6 许煜东;王波;皮开荣;孙永清;;物探综合方法在河床深厚沙卵砾石层探测中的试验研究[A];首届全国水工抗震防灾学术会议论文集[C];2006年
7 柳平;杨起涛;;单层钢筋混凝土墙体电磁传播的FEM/PML分析[A];2007年全国微波毫米波会议论文集(下册)[C];2007年
8 凌跃胜;赵争菡;李奇男;李永建;;高频变压器动态电容的数值计算[A];电工理论与新技术学术年会论文集[C];2005年
9 魏刚;王雪;王增平;;基于ANSYS的电力变压器漏电感的计算[A];第二十届电工理论学术年会论文集[C];2008年
10 尹春蕾;刘四新;;Matlab环境下地球物理波动方程的求解[A];中国地球物理·2009[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 杨通;高速大推力直线感应电机的电磁理论与设计研究[D];华中科技大学;2010年
2 起华荣;A356合金熔体调控对流动性的影响机理研究[D];昆明理工大学;2009年
3 王春建;Mg-Al系合金晶粒细化机理研究[D];昆明理工大学;2010年
4 慈鸿钢;外加直流磁场对等离子弧堆焊层组织及性能的影响研究[D];沈阳工业大学;2011年
5 徐琳;汽车液电馈能式减振器研究[D];武汉理工大学;2011年
6 陈曦;双带电磁带隙结构及多层媒质传播网络理论[D];西安电子科技大学;2011年
7 马捷;无线通信系统中天线的优化与设计[D];西安电子科技大学;2011年
8 程仁菊;锶影响AZ31和ZK60镁合金铸态组织的基础研究[D];重庆大学;2010年
9 王骞;圆筒型横向磁场永磁直线电机电磁场与电磁力的研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
10 李景丽;接地网频域性能及杆塔接地极冲击特性的数值分析及试验研究[D];重庆大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张志华;弧形直线电机伸缩门及其控制研究[D];河南理工大学;2010年
2 王强;薄壁球铁的组织及力学性能研究[D];河南理工大学;2010年
3 易成;退火工艺对铸轧5052铝合金组织和性能的影响[D];郑州大学;2010年
4 杨永昌;哈兹列特连铸连轧铝合金板带组织和性能研究[D];郑州大学;2010年
5 郝云雷;基于外磁场驱动的微型管道机器人研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 易昌;采油中心的设计与动力学分析[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 郭猛;圆管形共箱封闭母线的研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
8 马达;永磁直线电机直接推力控制系统的滑模控制研究[D];华东理工大学;2011年
9 李文汇;电磁冲击器电磁场仿真与分析[D];昆明理工大学;2009年
10 王超;振动激发形核传热机制及工业化应用研究[D];昆明理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 韩国东;高硅高铜铝合金硬质阳极氧化技术[J];表面技术;1999年05期
2 邝少林;易志立;;铝阳极氧化膜在Ni-Mn双盐体系中电解着色的研究[J];材料保护;1991年05期
3 马胜利,徐可为,葛利玲,井晓天;多孔型铝阳极氧化膜显微形貌与结构[J];材料保护;1999年08期
4 张丁非;彭建;丁培道;潘复生;;镁及镁合金的资源、应用及其发展现状[J];材料导报;2004年04期
5 李劲风;郑子樵;任文达;;第二相在铝合金局部腐蚀中的作用机制[J];材料导报;2005年02期
6 娄花芬;李周;李宏磊;马可定;李向宇;汪明朴;;变形镁合金连续铸轧技术研究进展[J];材料导报;2005年04期
7 潘世民;世界铝连续铸轧技术综述[J];世界有色金属;2003年03期
8 王祝堂;铝带坯双辊式连续铸轧技术的现状与新进展[J];世界有色金属;1997年07期
9 王祝堂;铝带坯双辊式连续铸轧技术的现状与新进展[J];世界有色金属;1997年08期
10 洪春;王强;肖鑫;邝少林;;铝及其合金光干涉电解着色初探[J];电镀与精饰;1988年01期
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 胡仕成;连续铸轧流变界面热行为研究[D];中南大学;2005年
2 张璋;超薄快速铸轧的凝固前沿计算及应用研究[D];中南大学;2004年
3 张颂阳;半固态镁合金铸轧板带制备及其组织性能研究[D];南昌大学;2007年
4 朱绪飞;多孔阳极氧化铝形成机理的研究[D];南京理工大学;2007年
5 王文明;铝带坯双辊铸轧系统热力耦合行为及板形问题研究[D];中南大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 赫荣晖;阳极氧化铝膜的制备及影响因素研究[D];大连理工大学;2001年
2 黄太文;细晶高温合金K4169的力学性能研究[D];西北工业大学;2002年
3 胡大勇;高性能PS版生产工艺的研究[D];西安理工大学;2004年
4 张维维;Al-Si-Fe合金第二相形态控制技术研究[D];辽宁工程技术大学;2004年
5 段凯;铝电磁场快速铸轧电磁感应器电气控制系统的设计与研究[D];中南大学;2004年
6 郭运涛;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[D];中南大学;2005年
【二级引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 胡建冰;超声波对AZ31B镁合金铸轧温度场影响的研究[D];中南大学;2011年
2 肖磊;双辊铸轧宽幅镁合金薄板温度场与铸轧力研究[D];重庆大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 韩至成,周土平,丁宝利;电磁铸造实验和数值模拟[J];北方工业大学学报;1993年03期
2 毛大恒,钟掘,赵啸林,魏会文;铝及铝合金电磁连铸轧新技术──电磁场对金属凝固的作用机理[J];矿冶工程;1996年02期
3 夏眉承;;铝板、带、箔材轧制新工艺(1)[J];轻合金加工技术;1986年08期
4 毛大恒;严宏志;;电磁搅拌对铝及其合金凝固和铸态组织的影响[J];轻合金加工技术;1991年04期
5 林浩;;薄规格铸轧板的铸轧[J];轻合金加工技术;1993年12期
6 肖立隆,陈建林;电磁场对铸轧铝带坯晶粒的影响[J];轻合金加工技术;1999年08期
7 毛大恒,肖立隆;电磁场对铸轧带坯质量的影响[J];轻合金加工技术;1998年03期
8 赵啸林,毛大恒,严宏志;铝电磁铸轧冷却区中电磁场行为探讨[J];轻合金加工技术;1998年10期
9 赵啸林,毛大恒,李晓谦,易幼平;铝电磁连续铸轧中铸造区的电磁场讨论[J];上海有色金属;1999年02期
10 毛大恒,肖立隆,丁道廉;电磁场对铸轧板织构和力学性能的影响[J];中南工业大学学报;1998年06期
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6 王文明,梁涛;铝带坯铸轧板形检测信号的参数递推辨识与滤波并行除噪[J];有色金属;2002年04期
7 高志,钟掘;铝材常规和快速铸轧工况下的系统传热行为[J];华东理工大学学报;2003年06期
8 ;世界首套双辊铸轧薄带钢工艺投运[J];钢铁研究;2003年03期
9 ;兰铝西北铝加工分公司将新上一台铸轧机[J];有色设备;2003年04期
10 钟掘;铝合金的超常铸轧制备[J];中国有色金属学报;2004年S1期
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1 邓玉林;马海乐;储金宇;;食品电磁杀菌的原理及研究进展[A];中国西部农产品加工及产业化发展战略研讨会论文集[C];2001年
2 张邦成;杨国山;肖芬;;微波炉蒸煮功能的开发研究[A];2008中国仪器仪表与测控技术进展大会论文集(Ⅱ)[C];2008年
3 许雪峰;赵敏;吴金富;;45钢工件感应淬火温度场有限元模拟分析[A];第三届中国热处理活动周暨第六次全国热处理生产技术改造会议论文专辑[C];2005年
4 杨新伟;;基于MAGNET的低速永磁直线同步电动机电磁场数值计算与分析[A];煤矿安全、高效、洁净开采——机电一体化新技术学术会议论文集[C];2009年
5 陈桂波;毕娟;汪宏年;;用传播矩阵法计算水平层状任意各向异性大地中的电磁场[A];中国地球物理·2009[C];2009年
6 刘焱;;SGEMP模拟实验方法探讨[A];第9届全国核电子学与核探测技术学术年会论文集[C];1998年
7 邹祖莉;;用科学发展观探究《电磁学》中的对称性[A];贵州省科学技术优秀学术论文集(2004年度)[C];2004年
8 王向杰;赵志浩;左玉波;张海涛;朱庆丰;崔建忠;;一种新的热顶铸造方法——低频电磁热顶铸造[A];中国有色金属学会第十二届材料科学与合金加工学术年会论文集[C];2007年
9 赵琳;孙丽君;魏金红;王浩宇;徐浩;张建保;;剪切应力与电磁场对成骨细胞的协同作用[A];第九届全国生物力学学术会议论文汇编[C];2009年
10 曹祥玉;戴国宪;;电磁场传输模式的边界元法分析[A];1997年全国微波会议论文集(上册)[C];1997年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 王世栋;榜森克虏伯钢公司的铸轧设备[N];世界金属导报;2000年
2 ;蒂森克虏伯钢公司的铸轧设备[N];世界金属导报;2000年
3 张宁;中原铝业1#铸轧生产线试车成功[N];中国有色金属报;2004年
4 梁国峰;抚铝新铸轧生产线国内领先[N];中国有色金属报;2005年
5 本报记者 刘金星;普及科学知识 消除公众对电磁场的恐慌心态[N];国家电网报;2009年
6 陈光明;鞍钢造出世界领先铸轧生产线[N];经济参考报;2002年
7 ;ABS Luna 无头铸轧厂 最新进展和运行结果[N];世界金属导报;2004年
8 王祝堂;我国铝带坯铸轧发展迅速[N];中国有色金属报;2002年
9 王照阳;新安电力集团1450冷轧线1830铸轧线双双投产[N];中国有色金属报;2004年
10 李妮邬雄;曝露限值内电磁场不会危害公众健康[N];国家电网报;2008年
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1 崔艳云;地震预报中的电磁扰动网络化测量系统的研究[D];中国地质大学(北京);2010年
2 胡仕成;连续铸轧流变界面热行为研究[D];中南大学;2005年
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5 高永新;地震电磁场—基于动电效应的波场模拟[D];哈尔滨工业大学;2010年
6 李岩;大型电力变压器线圈电磁力和局部过热问题研究[D];沈阳工业大学;1995年
7 李新涛;管线坯水平连铸工艺及外场改性研究[D];大连理工大学;2006年
8 张永杰;电磁软接触结晶器工业化关键问题研究[D];东北大学;2005年
9 李锦彪;变压器电磁场问题的自适应有限元分析方法研究[D];沈阳工业大学;2009年
10 丁国平;磁力轴承电磁场的相关理论和实验研究[D];武汉理工大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 温勇明;电解铝液电磁场铸轧晶粒细化机理初探及磁场计算[D];中南大学;2003年
2 欧阳金龙;铝电磁场铸轧中特殊组合磁场的微机控制系统研究[D];中南大学;2003年
3 王金辉;末端电磁搅拌磁场的数值模拟及应用[D];东北大学;2005年
4 张绍亮;井间电磁测井影响因素研究[D];中国海洋大学;2005年
5 蒋应平;电磁场—趋磁性细菌复合工艺处理含重金属离子废水[D];天津大学;2006年
6 白培万;碳钢的防腐与缓蚀性能研究[D];太原理工大学;2007年
7 王志华;有限元与无单元耦合法在电磁场数值计算中的应用研究[D];河北工业大学;2006年
8 余伟;管绞机磁力支承结构设计和控制的研究[D];合肥工业大学;2006年
9 邓洪;开槽波导及同轴线传输特性[D];四川师范大学;2008年
10 董伟超;移动目标探测用WSN节点设计与实现[D];中北大学;2009年
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