7-02电磁场下液态金属保持的实验研究new

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1、电磁场下液态金属保持的实验研究电磁场下液态金属保持的实验研究11122周月明潘胜波瞿雪元浅井兹生佐佐健介(1.宝钢研究院，上海201900；2.日本名古屋大学工学部）摘要在电磁场作用下，通过CCD高速摄像机研究了液态金属流动及稳定保持的可能性，阐述了液态金属实现稳定保持的磁感应强度B值与电流J值的相互影响关系。通过实验得到了单电极和多电极条件下液态金属稳定保持的基本电磁参数。关键词电磁场热浸镀电磁制动电磁封流TheExperimentalStudyofLiquidMetalKeptUndertheElectromagneticField11122ZhouYuemingPanShengb

2、oQuXueyuanShigeoASAIKensukeSASSA(1.BaoShanIron&SteelCo.,Ltd.ResearchInstitute(R&DCenter),Shanghai,201900;2.NagoyaUniversity,Japan)AbstractInthispaper,itisstudiedtheliquidmetalkeptundertheelectromagneticfieldbyaCCDhigh-speedcamera.TherelationsofmagneticfluxdensityBandtheelectriccurrentJarereviewe

3、d,inordertokeeptheliquidmetalstably.Itwasobtainedsomebasicelectromagnetismparametersbyexperiment.Keywordselectromagneticfield,hotdipgalvanizing,electromagneticbrake,electromagneticenclosedslot1引言带钢热镀锌生产中的沉没辊是一个无传动的转向辊，它浸没在锌液中靠带钢与辊子表面的摩擦力来驱动，生产中产生相对运动或辊面稍有偏差，带钢表面即刻划伤，影响了镀锌板的表面质量；沉没辊的轴套瓦在锌液中高速转动和锌

4、液的侵蚀，也加速了辊子和轴套瓦的磨损，造成沉没辊的频繁更换和维修，劳动强度大，生产效率低，给生产带来诸多不便。沉没辊（包括稳定辊）及其支架受锌液的侵蚀后，大量铁元素的溶入影响了锌液纯净度，使带钢热镀锌的产品质量难以保证。所以，取消锌锅内的浸入机构，即变成无沉没辊热浸镀工艺一直是热镀锌生产厂家所梦寐以求的，带钢从锌锅底部进入锌液，经涂镀，出锌锅后，经气刀进入后整理。该技术的关键是如何封住底部10～20mm宽的镀槽，并保证带钢稳定穿入，这也是取消沉没辊实现电磁封流热浸镀的最大技术难点。近年来，在液态金属内外施加电磁场，使[1,2]流体形状得到制约、控制流动乃至封流已越来越受到冶金学者的关注

5、。为了实现电磁封流，作者等人[3][4,5]提出了无沉没辊电磁封流热镀锌技术；SMSDEMAG开发了CVGL垂直热镀锌技术。本文以电磁封流技术的基本原理为基础，在不同电磁场条件下，研究了液态金属的流动状态，探讨了电极、磁场和液态金属流动状态的关系。2电磁封流基本原理如图1所示为直流磁场流动控制原理，由图1可知，当对一个沿x反方向流动的金属流体施加直流磁场By时，根据式（1）将生成一个沿z轴方向上的感应电流Jz，Jσ=+()E×vB（1）周月明，1959年9月生，工学博士，高级工程师，宝钢-日本国际合作研究项目(H2006-005)。2007中国钢铁年会论文集考虑到金属电导率σ很大时，电

6、势E将趋向零，则式（1）可改写成Jσ=×=vB(0,0,vBσ)（2）xy那么，得到的电磁体积力由下式给出2FJBJB=×=−(zy,0,0)=−(vBσ,0,0)xy（3）2式中，σ为金属熔体电导率，S/m；B为磁感应强度，T；v为金属流动速度，m/s。电磁体积力Fv=−σBxxy为负，说明该力与金属流动方向相反。图1直流磁场封流原理Fig.1Theprincipleofelectromagneticenclosedslot3实验方法3.1电磁封流实验液态金属电磁封流实验装置如图2所示，封流槽分别采用1.5mm半径的铜管和玻璃管。首先将低熔点金属镓装入管道，当在外施加电磁场下，打开下

7、部塞子，让熔液流动起来，观察漂浮在液面上带有刻度的浮子，记录沉降时间，然后计算出液体的流出速度。为了考查磁感应强度变化对流速的影响，磁感应强度从0T到5T每次以1T的变化进行实验。图2电磁封流实验装置Fig.2Experimentalapparatuswithimposingstaticmagneticfield电磁场下液态金属保持的实验研究3.2单电极实验单电极的模拟实验装置如图3所示，图中施加的磁场与金属液流动方向垂直，施加的电流与金属液流