电磁铸轧铸嘴区电磁场分布规律及其作用分析

《电磁铸轧铸嘴区电磁场分布规律及其作用分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、．166．2008年全国铝合金熔铸技术交流会文集电磁铸轧铸嘴区电磁场分布规律及其作用分析刘年春，毛大恒(中南大学机电工程学院。湖南长沙410083)摘要：研究了电磁铸轧铸嘴区电磁场分布形态，由此探讨了其分布规律及对金属产生的力的作用。结果表明：在特定范围内电流强度及频率的变化能显著影响到磁场强度的大小，电流强度为20A左右时，电磁场出现磁饱和，增大电流强度，电磁力增值很小。电流值给定时，低频电流能产生更高的磁场强度。铝合金薄板受力随输入电流强度增加近似呈抛物线规律升高。磁场强度分布在XOY水平面内有着明显

2、的对称性，以铁芯为中心点向两边逐渐衰减，由于感应器的边端效应，中心区域磁场强度要大于边部区域的。电磁场作用下铸轧带坯凝固成形组织得到显著改善。关键词：电磁铸轧；磁场强度；电磁力；分布规律；对称性；边端效应随着电磁加工在材料科学与工程领域的飞速发展，与电磁相关联的各种非常规先进加工工艺不断实现，电磁铸轧技术就是在这样—个优良的大环境下所开创出来的一种先进铸轧工艺‘1—2

3、。将特定的复合电磁场引入连续铸轧过程的铸嘴区内，在电磁场的作用下，常规形态下的金属凝固成形过程受到了很大的干扰，其正常凝固成形规律被强制打

4、破，产生了新的形核与结晶机制。通过对电磁场的精确控制以实现工艺优化，由此可获得既定目标的高性能铝板带材口一。图I为电磁铸轧示意图，从图中可以看到，磁力线由磁极靴导引进入铸嘴区，由电磁感应原理所产生的电磁力实现对熔体结晶过程的优化作用，铸嘴区磁感应强度大小及分布规律将直接决定了电磁铸轧工艺的效果。因此，通过试验的手段来完成对铸嘴区磁感应强度及分布规律的探讨显得十分必要”J。‘生{；暑l61

5、，，山l，、S￡／￡一r／一-，，，，，1，，湃＼＼》、、＼＼＼＼＼l砖轧区变形区／琴～／、壬，l一铸嘴；2一上磁极靴

6、；3一铸造区；4一液固区；5一固熔体；6一上轧辊；7一成形板带；8一下磁极靴；9一下轧辊图1电磁铸轧示意图1试验设备及方法本试验采用美国LakeShore公司所研制的三维台式460型高斯计作为测量工具。其测量原理为力矢量合成原理，其最突出的优势在于能完成多坐标同时测量，并自动进行矢量运算，满刻度量程为300mG到300kG。利用每个输入可得到不同的量程，因分辨率是53／4位，可以探测接近0．010mG的直流电磁场的变化。测量时采用直角坐标系，取距上下铁芯等距离处的水平面为XOY平面，定义铸轧辊轴线方向指向

7、驱动一侧为y向，垂直轧辊轴线向上为z向，x向为右手法则确定(即铸轧方向的反方向)。测量点的具体分布位置见图2。在测量时，为找寻电磁场的分布规律，所选测量点覆盖了从感应器前端到轧辊中心线的所有区域，测量点的选取主要依据下述原则№一7j：(1)测量点应覆盖磁场在铝液中的主要工作区域；(2)测量点应涵盖几何和磁场分布上的特殊点；2008年全国铝合金熔铸技术交流会文集f一＼一一一一一一一一一一一一一_＼测量>取．一，7点位置t’●铁芯前端铁芯图2测量点分布图(3)测量点应充分反映磁场的变化过程。测量时设定实时电磁

8、参数，如表1所示。赫翌竺竺塑。圣蕉鳖篷簋塾一差薹一三相—1生担———j翻里———』盟'13±l1串联20820820——’“8一一～‘1⋯⋯、2试验结果及分析2．1电流强度及频率对磁感应强度的影响对固定结构的电磁感应器而言，磁场强度的大小取决于励磁电流强度及其频率【8】。电流强度的变化可以从根本上影响到磁场强度的变化，在较小的励磁电流强度下，磁场强度随电流近似呈线性增长的关系。但当电流值达到一定大小后，由于试验装置的磁路趋于饱和，磁场强度几乎不再随励磁电流的增加而增加。而就频率而言，电流一定时，较小的频率

9、可获得较大的磁感应强度，⋯。如图3所示(所选测量点为距轧辊轴线30mlTl处的中心点)。在给定的电磁铸轧工艺参数下，经试验测定，金属在水平方向上的受力大小与电流强度的关系如图4所示，从图中可以看出，铝合金薄板受力随三输入电流强度增加近似呈抛物线规律升高，说明电磁力的大小并不能随着电流强度的增加无限制增大。由前述分析可知，这一特征与磁场强度的变化规律基本保持一致。2．2翮y水平面内磁感应强度分布形态及分析(1)脉振磁场毋在XOY平面内的分布情况铸嘴区前沿磁感应强度与电流强度及频率的关系图4铝合金薄板受力与电

10、流强度的关系2008年全国铝合金熔铸技术交流会文集·171·参考文献：[1]ZHONGJ，MAODH，XIAOLL，eta1．PatentofInvention(zL98102477．7)：Aluminumstripselectromagneticroll—castingmethodologyandequipment[P]．China：1999—08—11．[2]赵啸林，毛大恒，陈欠根．将电磁场引入连续铸轧的新技术探讨[J]．