软铝板坯低频电磁半连续铸造的工艺研究

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1、东：{匕大学硕士学位论文摘要软铝板坯低频电磁半连续铸造的工艺研究摘要本文系统研究了低频电磁场对铝合会熔体凝固过程的影响，通过数值模拟、实验和理论分析提出了低频电磁场能够有效改善材料的铸态微观组织，减弱材料的宏观偏析以及有利于铸锭均匀化退火后形成细小弥散相。在此基础上，J{：发了低频电磁场作用卜．锚合金电磁铸造的新工艺，获得了晶粒均匀细小及宏观偏析明显改善的3004和5182铝合余半连续铸锭。理论分析表明，采用较低频率的电磁场及配合适当的强度，不但能增大熔体表层电磁力的有势分量，使熔体形成弯月丽，

2、减小其与结晶器的接触I在力与接触哑积，改善铸锭表面质量：丽且能增大熔体内部电磁力的有旋分量，产生强制对流，使整个熔体的温度场和溶质场趋予均匀：更重要的是，整个熔体能够在较强的儿相对比较均匀的电磁场作用下凝固，达到电磁场调控凝固组织的目的。本文使用有限元分析软件ANSYS模拟了不同电流频率和电流强度下，留j合金板坯低频电磁铸造过程中电磁参数的分布情况。并分析了磁感应强度、洛伦兹力、电磁Jli力随电流强度和电流频率的变化规律。通过模拟结粜发现：磁感应强度和电磁JK力的最人值都出现在铝熔体和铸坯的角部

3、，从角部向两侧逐渐减少。horentz力的鼹小值m现在钳熔体和铸坯的角部，从角部向两侧逐渐增大。随着电流强度的增大，磁感应强度、f乜磁藤力均明显增大，随着电流频率的增大，磁感应强度、电磁压力都有所增大缸i不f1分明显：随着电流强度和频率的增大，Lorentz力逐渐增大。本文还系统考察了电磁场参数对低频电磁铸造板坯铸态微观组织的影响。通过埘封【织的观察，发现随着电磁场强度的增加或频率的降低，微观组织得到了明显的改善。结台数值模拟的结果表明电磁场引起的强制对流起到了很好的电磁搅拌作用，从而细化了晶粒

4、。通过对铸锭横截瞬上不同位置合金7i素的化学分析发现：在铸造过程中电磁场引起的强制对流均匀了液穴的浓度场，抑制了宏观偏析，从而获得，溶质元素分布均匀的铸锭。最后，通过对两种合会均匀化前后第。：：相形貌和元素扫描结果的比较，可以得出，相比传统铸造]：艺，低频电磁铸造(简称LFEC)工艺得到的铸态组织第：相比较细小，分布弥散；LFEC』：艺得到的铸锭比传统的Dc铸造工艺得到的铸锭均匀化效果明娃。关键词：3004铝合金；5182铝合金：低频电磁场；半连续铸造：凝固；微观组织；均匀化退火；宏观偏析；数值

5、模拟．Ⅱ。东北大学硕士学位论文AbstracIStudyonsemi—continuouscastingprocessoflowstrengthaluminumalloysunderlow—frequencyelectromagneticfieldAbstractEffectsoflow-frequencyelectromagneticfieldonsolidificationprocessofaluminumalloysareexperimentallystudiedinthispaper．B

6、asedonthenumericalsimulation，experimentalresultsandtheoreticalanalysis，itisfoundthatthelow—frequencyelectromagneticfieldCallrefinetheas—castmicrostmcturesofingotseffectively,reducethemacrosegregationandpromoteformingthedispersoids．Anewtechniqueforsem

7、i-continuouscastingofaluminumalloysbyapplicationoflow—frequencyelectromagneticfieldisdevelopedtoproduce3004and5182aluminumalloyingotswithfineanduniformas—castmicrostrueturesandremarkablylessmacrosegregation．Theresultoftheoreticalanalysisshowsthatappl

8、icationofsuitablefrequencyandintensitycannotonlyincreaseitspotentialforce，resultingintheformationofaCONVEXsurface(meniscus)andadecreaseinthecontactingpressurewiththemold(softcontact)，whichcanmakesmoothsurfaceofingots，butalsoleadtoahigherrotationalfor