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电磁搅拌改善铸坯宏观偏析的研究现状和发展

特种铸造及有色合金 2024年

作者：魏亚芳邓安元王恩刚东北大学材料电磁过程研究教育部重点实验室东北大学冶金学院

宏观偏析是连铸钢坯不可避免的凝固缺陷，严重的宏观偏析对钢铁产品机械性能和使用寿命有很大影响。到目前为止，铸坯宏观偏析的控制已经取得了重大进展，许多技术已经在生产过程中得到广泛应用。从试验研究和数值模拟两个方面总结了国... 详细信息

宏观偏析是连铸钢坯不可避免的凝固缺陷，严重的宏观偏析对钢铁产品机械性能和使用寿命有很大影响。到目前为止，铸坯宏观偏析的控制已经取得了重大进展，许多技术已经在生产过程中得到广泛应用。从试验研究和数值模拟两个方面总结了国内外采用电磁搅拌解决铸坯宏观偏析技术的研究现状，对比了两种研究方法的特点，对电磁搅拌影响铸坯偏析的因素进行了总结，为后续采用电磁搅拌解决铸坯偏析提供参考。

关键词：电磁搅拌连铸坯宏观偏析

电磁搅拌改善连铸钢坯宏观偏析的研究现状和发展

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特种铸造及有色合金 2024年第4期44卷 451-456页

作者：魏亚芳邓安元王恩刚东北大学材料电磁过程研究教育部重点实验室沈阳110004 东北大学冶金学院沈阳110004

宏观偏析是连铸钢坯不可避免的凝固缺陷,严重的宏观偏析对钢铁产品力学性能和使用寿命有很大影响。目前,铸坯宏观偏析的控制已经取得了重大进展,许多技术已经在生产过程中得到广泛应用。从试验研究和数值模拟两个方面总结了国内外采用... 详细信息

宏观偏析是连铸钢坯不可避免的凝固缺陷,严重的宏观偏析对钢铁产品力学性能和使用寿命有很大影响。目前,铸坯宏观偏析的控制已经取得了重大进展,许多技术已经在生产过程中得到广泛应用。从试验研究和数值模拟两个方面总结了国内外采用电磁搅拌解决铸坯宏观偏析技术的研究现状,对比了两种研究方法的特点,并对电磁搅拌影响铸坯偏析的因素进行了总结,为后续采用电磁搅拌解决铸坯偏析问题提供参考。

关键词：电磁搅拌连铸坯宏观偏析

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软接触结晶器内的弯月面形状及其不均匀性

东北大学学报（自然科学版） 2002年第2期23卷 130-133页

作者：邓安元赫冀成东北大学材料电磁过程研究教育部重点实验室辽宁沈阳110004

在实验结果验证的基础上 ,运用耦合模型模拟了软接触结晶器内的三维弯月面形状 ,研究了弯月面变形的不均匀特性·结果表明 :在切缝位置处的弯月面变形较大 ;在结晶器不同截面位置处存在不同的频率范围 ,只有在此范围内增加电源频率 ,弯... 详细信息

在实验结果验证的基础上 ,运用耦合模型模拟了软接触结晶器内的三维弯月面形状 ,研究了弯月面变形的不均匀特性·结果表明 :在切缝位置处的弯月面变形较大 ;在结晶器不同截面位置处存在不同的频率范围 ,只有在此范围内增加电源频率 ,弯月面高度才增大 ;弯月面变形的不均匀性随电流强度、电源频率增加而加剧 ;增加切缝数目、减小切缝宽度和结晶器铜壁厚度以及调整结晶器切缝布置位置可明显提高弯月面变形的均匀性 ;对于切缝为 16的结晶器 ,调整切缝布置位置后可使弯月面变形的均匀程度比未优化切缝布置位置前提高近 77% ·

关键词：软接触结晶器三维弯月面形状不均匀性耦合模型连续铸钢

高频电磁场作用下矩形软接触结晶器内金属液面行为的实验研究

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金属学报 2006年第4期42卷 411-414页

作者：王恩刚邓安元赫冀成东北大学材料电磁过程研究教育部重点实验室沈阳110004

利用Sn-Pb—Bi合金研究了高频磁场作用下262 mm×84 mm矩形软接触结晶器内的金属液面行为．结果表明, 金属液面的形状在软接触结晶器的切缝、分瓣体、角部以及宽面和窄面等处存在明显的不均匀性;在角部和切缝处金属液面凸起较大．通过... 详细信息

利用Sn-Pb—Bi合金研究了高频磁场作用下262 mm×84 mm矩形软接触结晶器内的金属液面行为．结果表明, 金属液面的形状在软接触结晶器的切缝、分瓣体、角部以及宽面和窄面等处存在明显的不均匀性;在角部和切缝处金属液面凸起较大．通过减少角部切缝、周向上不均匀布置切缝的措施,可以改善金属液面变化的不均匀性．当金属初始液位处于线圈高度的中心偏上位置时,高频磁场作用下的金属液面凸起较高,三相点下移较深,且弯月面变形越平直．将液面控制在位于线圈中心偏上位置附近,可达到节约电能和提高铸坯表面质量的目的．实验结果还表明,增加电源功率可显著提高金属液面的高度,弯月面凸起增强, 但功率过高时,金属液面波动加剧．不同材质和结构的结晶器对应不同的最佳功率范围．

关键词：连铸软接触结晶器高频电磁场弯月面行为

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复合磁场作用下金属液面行为的实验研究

金属学报 2010年第8期46卷 1018-1024页

作者：邓安元王恩刚徐永义张兴武赫冀成东北大学材料电磁过程研究教育部重点实验室沈阳110819

以低熔点Sn-32%Pb-52%Bi合金作为模拟介质,实验研究了高频交变磁场以及复合磁场(交变磁场+静磁场)作用下结晶器内液面波动及其不稳定行为.实验发现,单独施加交变电磁场时,液态金属表面处于波动状态,随着交变磁场磁感应强度增加,液面会... 详细信息

以低熔点Sn-32%Pb-52%Bi合金作为模拟介质,实验研究了高频交变磁场以及复合磁场(交变磁场+静磁场)作用下结晶器内液面波动及其不稳定行为.实验发现,单独施加交变电磁场时,液态金属表面处于波动状态,随着交变磁场磁感应强度增加,液面会依次出现稳定凸起圆台形变形和液柱的随机摆动现象;发生摆动时的凸起液面主要呈柱状和三棱柱状,此时液面中心波动略强于三相点处.随交变磁场磁感应强度增加,中心点处的波动主频率逐渐增大.横向水平静磁场(0—1.44 T)的施加能显著抑制交变磁场作用下变形液柱的不稳定摆动行为;增加静磁场磁感应强度,液柱的摆动幅度减弱.静磁场可以有效抑制液面的波动,增加静磁场强度,熔池自由表面出现拉伸现象,在强静磁场作用下,液面出现规则层波.实际应用中应有一个合理的静磁场磁感应强度范围,此时液面较稳定,液面波动振幅和主频率均较小.

关键词：连铸交变磁场静磁场液面波动

电磁搅拌对Cu-6%Fe复合材料凝固组织的影响

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东北大学学报（自然科学版） 2011年第10期32卷 1435-1439页

作者：邓安元柳世铭王恩刚赫冀成东北大学材料电磁过程研究教育部重点实验室辽宁沈阳110819

研究了电磁搅拌对Cu-6%Fe复合材料铸态凝固组织的影响.结果表明,在Cu-6%Fe合金凝固组织中存在铁相富集区域,铁相在铜基体中主要以小球状颗粒存在.电磁搅拌能细化铁相颗粒,减小铁相富集区;施加电磁搅拌后,铁相颗粒具有向铸坯中心集中和... 详细信息

研究了电磁搅拌对Cu-6%Fe复合材料铸态凝固组织的影响.结果表明,在Cu-6%Fe合金凝固组织中存在铁相富集区域,铁相在铜基体中主要以小球状颗粒存在.电磁搅拌能细化铁相颗粒,减小铁相富集区;施加电磁搅拌后,铁相颗粒具有向铸坯中心集中和成团簇分布的趋势,大颗粒铁相主要出现在铸坯中心,铸坯外缘附近的铁相颗粒较细小.增大搅拌电流,晶粒尺寸逐渐减小,富Fe颗粒逐渐被细化,分布逐渐均匀,但富铁相颗粒向铸坯中心集中.合理的搅拌电流和频率,能使晶粒更加细化,有利于铁相的均匀分布和细化.合理的电磁搅拌电流和频率分别约为100～200A和20Hz.

关键词： Cu-Fe复合材料凝固组织电磁搅拌电流磁场频率

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电磁搅拌对钢坯凝固过程中热工参数的影响

东北大学学报（自然科学版） 2004年第3期25卷 239-242页

作者：王恩刚张宏丽邓安元赫冀成东北大学材料电磁过程研究教育部重点实验室辽宁沈阳110004 沈阳工程学院动力系辽宁沈阳110036

采用自行设计的单侧冷却凝固实验装置进行了有无电磁搅拌作用下钢坯的凝固实验,并通过计算机数据采集系统对钢坯凝固过程中的各种热工参数进行了实时测试和分析·研究结果表明:施加电磁搅拌以后,钢坯凝固初期的铸型热流量明显增加,促进... 详细信息

采用自行设计的单侧冷却凝固实验装置进行了有无电磁搅拌作用下钢坯的凝固实验,并通过计算机数据采集系统对钢坯凝固过程中的各种热工参数进行了实时测试和分析·研究结果表明:施加电磁搅拌以后,钢坯凝固初期的铸型热流量明显增加,促进了铸型内钢液过热的耗散,使得钢坯内的温度分布趋于均匀,降低了凝固前沿的温度梯度·这不仅抑制了柱状晶的发展,同时易于在钢液内部同时形核,有利于等轴晶凝固组织的形成,使得钢坯的等轴晶比率由无电磁搅拌作用下的47%提高到76%·这也说明了电磁搅拌促进钢液中的过热耗散是提高铸坯凝固组织中等轴晶比率的重要原因之一·

关键词：电磁搅拌凝固等轴晶热流量冷却速度计算机数据采集钢坯

电磁连铸对Incoloy800H合金铸坯内TiN分布和内裂纹的影响

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金属学报 2017年第1期53卷 97-106页

作者：王菲王恩刚贾鹏王韬邓安元东北大学材料电磁过程研究教育部重点实验室沈阳110819

研究开发了Incoloy800H耐腐蚀合金立式电磁连铸制备方法,成功制备出截面为100 mm×100 mm的Incoloy800H连铸坯,并研究了其内部凝固组织、内部裂纹和TiN分布等物理现象。结果表明,常规立式连铸Incoloy800H铸坯的内部组织粗大、存在严重... 详细信息

研究开发了Incoloy800H耐腐蚀合金立式电磁连铸制备方法,成功制备出截面为100 mm×100 mm的Incoloy800H连铸坯,并研究了其内部凝固组织、内部裂纹和TiN分布等物理现象。结果表明,常规立式连铸Incoloy800H铸坯的内部组织粗大、存在严重的内部裂纹和大量TiN夹杂物;采用立式电磁连铸后,制备的Incoloy800H合金连铸坯的中心等轴晶率从2.45%增加至41.45%,且中心等轴晶的平均晶粒尺寸由10.83 mm减小至1.28 mm,并有效地消除了内部裂纹。TiN数量与分布的研究结果表明,立式电磁连铸条件下,铸坯中心的大尺寸TiN(大于2μm)数量由3.71×10^(-4)μm^(-2)降至1.59×10^(-4)μm^(-2),使易于诱发内裂纹的TiN数量显著减少,并抑制了TiN团簇的形成,有助于枝晶间的液态合金的补缩;另一方面,电磁连铸促使Incoloy800H合金连铸坯形成细小的等轴晶,减轻了合金元素偏析并减少了大尺寸TiN的数量,从而减少了萌发裂纹的机率,有效地抑制了内部裂纹的形成。

关键词： Incoloy800H合金电磁场裂纹 TiN

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电磁场对软接触结晶器内钢液流动的影响

钢铁研究学报 2002年第1期14卷 6-10页

作者：邓安元贾光霖赫冀成东北大学材料电磁过程研究教育部重点实验室沈阳110004

采用非交错网格和适体坐标方法数值模拟了电磁场对软接触结晶器内钢液流动的影响规律。讨论了感应线圈电流强度和电源频率等因素的影响。结果表明 :电磁力能加强结晶器上部熔池的搅拌强度 ,并在上部区域形成一明显的回流区 ,同时还能减... 详细信息

采用非交错网格和适体坐标方法数值模拟了电磁场对软接触结晶器内钢液流动的影响规律。讨论了感应线圈电流强度和电源频率等因素的影响。结果表明 :电磁力能加强结晶器上部熔池的搅拌强度 ,并在上部区域形成一明显的回流区 ,同时还能减小射流的渗入深度 ;加大电流强度 ,能加强钢液的回流和对钢液的搅拌 ,减小射流渗入深度。但电流强度有一个最佳控制范围 ;增加电源频率 ,射流渗入深度增大 ,弯月面附近的紊动能和钢液速度提高。电源频率应控制在 2 0 k

关键词：电磁连铸软接触结晶器钢液流动数值模拟电磁场