磁场对悬浮精炼的影响研究

发布时间：2021-08-10 18:58

　　电磁悬浮精炼具有无容器壁接触污染、熔体性质均匀、试样加热熔化速度快以及表面气-液相平衡速度快等优点,被用于研发高纯材料诸如应用于金属精炼、半导体杂质去除等方面。我国在悬浮精炼方面研究相关报道较少,所以对悬浮精炼技术的研究有助于丰富电磁悬浮技术的理论。本研究采用试验、理论、模拟相结合的研究方法,对悬浮精炼磁场进行研究。研究了悬浮磁场产生原理,在此基础上建立了数学模型,进行了计算机模拟计算并验证,最终得出最佳参数,进行试验研究。主要研究成果见下:（1）建立了悬浮磁场模型,进行计算机模拟计算并验证。在此基础上,进行了不同悬浮频率、不同悬浮电流对悬浮精炼磁场的影响模拟计算。通过计算机模拟得到了磁场大小及分布与悬浮频率和悬浮电流大小的关系,研究发现,当悬浮试样质量约1g,频率在280kHz左右,电流在375A左右时,悬浮效果较好。（2）进行了悬浮线圈结构对电磁悬浮精炼磁场的影响研究。建立了计算机模拟模型,进行了悬浮线圈匝数对磁场的影响研究,得出了合适的线圈参数选择。当稳定线圈为2匝,悬浮线圈为3匝时,悬浮效果稳定。（3）进行了悬浮条件下磁场对温度场影响的研究。建立了磁场与温度场耦合模型,通过计算... 

【文章来源】：昆明理工大学云南省

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．２线圈匝间距与悬浮力的关系??

磁学的理论，计算并分析了线圈结构对悬浮力的影响，结果表明，采用匝数较多、??锥角较大、半径较长、间距与螺距较小的线圈结构易于提高悬浮约束力，其中线??圈匝间距与悬浮力的关系如图１．２所示，悬浮线圈磁场分布示意图及试样稳定悬??浮位置如图１．３所示。试验结果验证了理论计算方法的正确性。??．５?ｕ?Ｉ?Ｉ?１１！１１！ｉＴｉ??ｘ?３?丄＼?Ｊ?Ｊ?，??毅?ａ?ｊ?ｉ、、Ｌｉ??賊?２?—｜?—??－Ｒ?？??１?￣??０?Ｌ丄＿Ｈ—Ｌ?Ｉ?■［?Ｉ?丨＿丄＿１?ｉ?Ｉ?．１?ｊ??１．５?２?２．５?３?３．５?４?４．５?５??线圈匝间距（ｍｍ）??图１．２线圈匝间距与悬浮力的关系??３??

３．３磁场对悬浮精炼的影响试验方案与方法??３．３．１试验设备与方案??电磁悬浮设备原理图如图３．２所示。由图３．２可见，该设备由气体进出通道、??螺旋感应线圈以及可旋转石英盘等装置构成。悬浮室内留有一个石英口以便能够??插入双色红外高温计来测量温度。悬浮结束后，熔融态金属试样下落到石英盘淬??火，随后被分析。??气体进入??＿＾不锈钢试样??〇?Ｔ?ｉ??＾￣?ｉ?§??气体流出?４??螺旋感应线０?？？?—石英盘??ｎ??高温计??图３．２电磁悬浮设备原理图??试样悬浮实物图如图３．３所示。从图３．３中可以看出，试样位于感应线圈内??的某处稳定悬浮位置悬浮，所受洛伦兹力与重力平衡。同时，由于试样存在涡流，??在悬浮的同时受焦耳热影响，试样逐渐变成熔融状态的熔滴。??１８??

【参考文献】：
期刊论文
[1]使用CO2-Ar混合气体悬浮精炼不锈钢[J]. 李想,张桂芳,杨印东,施哲,高磊.  钢铁. 2017(02)
[2]粗晶和纳米晶Sm3Co合金的制备及其性能研究[J]. 刘雪梅,刘国权,李定朋,王海滨,宋晓艳.  物理学报. 2014(09)
[3]380mm×280mm大方坯连铸结晶器电磁搅拌的数值模拟[J]. 李熠,倪红卫,张华,罗荣华.  特殊钢. 2012(02)
[4]连铸板坯二冷区辊式电磁搅拌的磁场数值模拟[J]. 尹永昌,李建超,王宝峰,张凌峰.  铸造技术. 2012(03)
[5]空间电磁悬浮线圈参数与悬浮力[J]. 叶经纬,丁文耀,孙志斌,黄璜,赵清,翟光杰.  空间科学学报. 2011(01)
[6]板坯结晶器电磁搅拌电磁场与流场的数值模拟[J]. 陈荣,沈厚发.  连铸. 2010(03)
[7]电磁悬浮熔炼技术的发展及其在金属中气体分析领域的应用[J]. 王永清,李雷,周金香,李小佳,王海舟.  冶金分析. 2008(11)
[8]基于Schwarz-Christoffel变换的平板电容器电场电荷分布仿真[J]. 龙非池,王慧.  物理与工程. 2007(06)
[9]巧解“电容器极板上电荷分布”问题[J]. 何尧荣.  物理教学探讨. 2007(11)
[10]深过冷Ni-15%Sn合金熔体表面张力研究[J]. 张蜡宝,代富平,熊予莹,魏炳波.  物理学报. 2006(01)

硕士论文
[1]静磁场对电磁悬浮液滴稳定性影响的研究[D]. 宋其晖.重庆大学 2015



本文编号：3334605