電磁冶金新技術

本書是一部關於電磁場技術在冶金和材料製備科學領域中應用的專著。全書首先歸納總結了電磁冶金技術的基礎理論。然後對傳統電磁冶金技術進行了簡介，其中包括基本原理、發展歷程和現狀。在此基礎上，重點對作者研究團隊最近研發的電磁冶金新技術進行詳細闡述，內容包括不使用引流砂的鋼包電磁感應加熱出鋼技術、鋼的電磁旋流水口連鑄技術、利用兩段式結晶器的軟接觸電磁連鑄技術以及強磁場條件下的材料製備技術等。最後對一些具有發展前途的其他新型電磁冶金技術也進行了簡要介紹和展望。

本書主要反映了作者等在電磁冶金領域最新的有代表性的研究成果。本書可供從事冶金工程、材料科學與工程等專業的科研、生產、設計人員以及高等院校相關專業的師生閲讀和參考 ^[1]  。

封面

電磁冶金新技術

內容簡介

《現代冶金與材料過程工程叢書》編委會

《現代冶金與材料過程工程叢書》序

序

前言

第1章緒論1

1.1電磁冶金技術的發展歷史、現狀與趨勢1

1.2電磁冶金技術分類3

1.2.1時變磁場冶金技術4

1.2.2靜磁場冶金技術5

1.2.3電場冶金技術6

1.2.4複合場冶金技術7

1.3鋼的連鑄過程簡介與電磁冶金新技術的興起8

參考文獻10

第2章 電磁冶金技術基本理論11

2.1電磁場基本理論11

2.1.1場方法11

2.1.2麥克斯韋方程組14

2.1.3坡印亭定理22

2.1.4渦電流23

2.2穩態強磁場基本理論24

2.2.1洛倫茲力24

2.2.2磁化力25

2.2.3磁力矩27

2.2.4磁化能27

2.2.5磁極間相互作用28

2.3流體力學基本方程28

2.3.1連續性方程28

2.3.2運動方程29

2.3.3能量守恆方程30

2.4電磁流體力學基本理論31

2.4.1電磁流體力學基本方程31

2.4.2液態金屬內電磁力分佈33

2.4.3電磁流體力學的無量綱參數37

參考文獻40

第3章傳統電磁冶金技術41

3.1電磁感應加熱技術41

3.1.1概念及發展歷程41

3.1.2電磁感應加熱原理42

3.1.3電磁感應加熱裝置42

3.1.4電磁感應加熱技術的應用43

3.2利用洛倫茲力的電磁冶金技術44

3.2.1鋼的電磁攪拌技術44

3.2.2電磁製動技術47

3.2.3電磁無模鑄造技術49

3.2.4電磁離心鑄造技術53

3.2.5電磁分離夾雜物技術56

3.2.6冷坩堝熔鍊技術58

3.3利用磁化力的磁選技術61

3.3.1概念及發展歷程61

3.3.2磁選技術的原理62

3.3.3磁選技術的裝置62

3.3.4磁選技術在其他領域的應用62

3.4脈衝磁場冶金技術63

3.4.1概念及發展歷程63

3.4.2脈衝磁場冶金技術原理64

3.4.3脈衝磁場冶金技術裝置64

3.4.4脈衝磁場冶金技術的應用65

3.5電場冶金技術67

3.5.1電解技術67

3.5.2電鍍技術70

3.5.3電渣重熔冶金技術72

3.5.4電弧熔鍊技術74

參考文獻77

第4章鋼包電磁感應加熱出鋼技術82

4.1電磁感應加熱出鋼技術的產生背景及原理82

4.1.1潔淨鋼生產技術82

4.1.2鋼包出鋼技術現狀84

4.1.3電磁感應加熱出鋼技術的原理及優點87

4.2電磁感應加熱出鋼技術的可行性驗證89

4.2.1熱態實驗的材料及方法89

4.2.2電磁出鋼系統中上水口內Fe—C合金狀態分析90

4.2.3電磁出鋼效果的影響因素91

4.2.4上水口內Fe—C合金固／液界面位置的確定97

4.2.5上水口內封堵層厚度的控制103

4.3電磁感應加熱出鋼技術工業試驗的數值模擬預測109

4.3.1數值模擬方法109

4.3.2上水口內Fe—C合金隨時間的温度分佈113

4.3.3線圈結構參數對燒結Fe—C合金表面温度的影響114

4.3.4電流參數對燒結Fe—C合金表面温度的影響118

4.3.5不同鋼液温度對出鋼效果的影響規律120

4.3.6不同Fe—C合金熔點對出鋼效果的影響規律121 ^[3] 

4.3.7鋼包殼的安全性分析122

4.4鋼包改造及模鑄工業試驗123

4.4.1電磁感應加熱出鋼系統的結構設計123

4.4.2電磁感應加熱出鋼裝置輔助設備及其安全性分析126

4.4.3電磁感應加熱出鋼技術的模鑄工業應用效果130

參考文獻133

第5章鋼的電磁旋流水口連鑄技術136

5.1電磁旋流水口連鑄技術產生背景與原理136

5.1.1水口內偏流對連鑄的危害136

5.1.2目前改善水口內偏流的方法137

5.1.3機械式旋流的冶金效果及優缺點138

5.1.4電磁旋流水口連鑄技術的提出及原理141

5.2電磁旋流水口連鑄技術可行性分析142

5.2.1與機械式旋流的對比計算142

5.2.2低熔點合金實驗144

5.3浸入式水口和結晶器內磁場與電磁力分佈146

5.3.1研究方法146

5.3.2圓坯、方坯連鑄的模擬結果與分析148

5.3.3板坯連鑄的結果與分析152

5.4電磁旋流水口對結晶器流場、温度場的影響153

5.4.1研究方法153

5.4.2對圓坯連鑄的影響157

5.4.3對方坯連鑄的影響167

5.4.4對板坯連鑄的影響174

5.5電磁旋流水口連鑄的工業試驗187

5.5.1方坯連鑄工業試驗結果187

5.5.2應用前景及預期成果189

參考文獻189

第6章 基於兩段式結晶器的鋼的軟接觸電磁連鑄技術192

6.1鋼的軟接觸電磁連鑄技術簡介192

6.1.1軟接觸電磁連鑄技術的發展193

6.1.2軟接觸電磁連鑄結晶器的研究及發展196

6.2兩段式軟接觸結晶器的透磁效果和冷200

6.2.2兩段式結晶器的冷卻效果分析211

6.3兩段式結晶器材料的開發與連接220

6.3.1鑄造法制備高透磁性銅合金材料221

6.3.2連接方式221

6.4兩段式結晶器透磁效果的實驗研究及彎月面高度的預測225

6.4.150mm兩段式結晶器透磁效果的實驗研究226

6.4.2100mm兩段式結晶器的實驗測試228

6.4.3兩段式結晶器內彎月面高度的預測232

參考文獻243

第7章 利用強磁場的材料製備技術249

7.1強磁場條件下材料製備概述250

7.1.1強磁場在材料製備過程中的應用及其對材料結構的影響250

7.1.2強磁場對材料性能的影響252

7.2梯度功能材料製備254

7.2.1利用強磁場下的冶金過程製備梯度功能材料的原理255

7.2.2梯度材料的製備258

7.3取向與排列材料製備268

7.3.1強磁場下的晶體取向理論268

7.3.2凝固法制備取向材料270

7.3.3半固態熱處理法制備取向材料276

7.3.4固態熱處理法制備取向與排列材料279

7.4磁性薄膜材料製備282

7.4.1強磁場下薄膜製備方法282

7.4.2強磁場對薄膜微觀結構演化及磁性能的影響283

參考文獻296

第8章其他電磁冶金新技術301

8.1磁偏析布料技術301

8.1.1背景301

8.1.2磁偏析布料的原理302

8.1.3磁偏析布料裝置與效果303

8.2電磁測速技術306

8.2.1背景306

8.2.2洛倫茲力測速原理306

8.2.3洛倫茲力測速裝置及效果307

8.3電磁輸運技術309

8.3.1背景309

8.3.2電磁泵的工作原理及分類310

8.3.3應用電磁泵的裝置與效果312

8.4電磁防漩技術314

8.4.1背景314

8.4.2電磁防漩裝置及效果315

8.5電磁穩流和電磁加速技術318

8.5.1背景318

8.5.2電磁穩流和電磁加速技術原理319

8.5.3電磁穩流和電磁加速技術裝置及效果320

8.6薄板坯電磁側封技術321

8.6.1背景321

8.6.2電磁側封的基本原理323

8.6.3電磁側封的方式與裝置324

8.7磁懸浮熔鍊技術326

8.7.1背景326

電磁冶金新技術326

8.7.2磁懸浮熔鍊技術原理327

8.7.3磁懸浮凝固技術的應用328

8.8電場處理技術331

8.8.1背景331

8.8.2電場處理技術原理331

8.8.3電場對合金凝固行為的影響331

8.8.4電場對合金固態轉變的影響332

參考文獻335

符號表340 ^[3] 

封底 ^[2]