電解鋁液電磁場(chǎng)鑄軋晶粒細(xì)化機(jī)理初探及磁場(chǎng)計(jì)算.pdf

1、針對(duì)不同的鋁合金、不司的鋁熔體有不同的頻率響應(yīng),本文將電解鋁液電磁場(chǎng)鑄軋機(jī)理作為研究重點(diǎn)之一,通過對(duì)電解鋁液電磁場(chǎng)鑄軋帶坯晶粒細(xì)化機(jī)理及生產(chǎn)工藝的研究與分析,確定電磁感應(yīng)器及其供電系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)方案,即:電磁感應(yīng)器采用二相低頻交流電源供電,鐵芯線圈采用集中式繞組;供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)為交-交變頻裝置,并采用邏輯無環(huán)法控制.在大量實(shí)驗(yàn)室及工業(yè)試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上,對(duì)電磁外場(chǎng)環(huán)境下電解鋁液凝固結(jié)晶機(jī)制進(jìn)行分析和探討,建立鑄造區(qū)內(nèi)鋁熔體的流體動(dòng)力模型,并

2、提出機(jī)械"搓擦"效應(yīng),揭示電磁場(chǎng)對(duì)鋁帶坯宏、微觀組織及力學(xué)性能的影響.根據(jù)流體機(jī)械緩和時(shí)間特性,通過理論計(jì)算與分析確定最佳電磁場(chǎng)頻率為以15Hz為中心,5Hz為公差的頻率帶,最佳勵(lì)磁電流換向周期為勵(lì)磁電流周期的3~5倍,從而為制定合理的生產(chǎn)工藝提供理論依據(jù).研究電磁場(chǎng)鑄軋的機(jī)理離不開對(duì)電磁場(chǎng)的分析,因此,本文另一重點(diǎn)為電磁場(chǎng)鑄軋電磁場(chǎng)的分析與計(jì)算.一方面,根據(jù)矢量運(yùn)算法則及電磁學(xué)原理,定性地說明行波磁場(chǎng)和脈振磁場(chǎng)的產(chǎn)生,從而闡述電磁感應(yīng)

3、器的工作原理,即通過產(chǎn)生一以行波為主,脈振波為輔的復(fù)合磁場(chǎng),對(duì)供料嘴內(nèi)及鑄軋區(qū)內(nèi)的鋁熔體進(jìn)行電磁攪拌和電磁擾動(dòng),以達(dá)到細(xì)化晶粒,提高帶坯綜合性能的目的.另一方面,借鑒直線感應(yīng)電機(jī)的分析方法,將一復(fù)雜的三維磁場(chǎng)分解為一平面磁場(chǎng)及沿該平面垂線方向的一維磁場(chǎng),并建立相應(yīng)的計(jì)算模型.在電磁感應(yīng)器一維模型中,對(duì)氣隙磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度及電磁推力進(jìn)行數(shù)學(xué)公式推導(dǎo),結(jié)果表明氣隙磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度沿鑄軋輥軸線方向呈多頻率沖擊行波.通過利用有限元法對(duì)電磁場(chǎng)鑄軋的y