控制类铁金属和有色金属锭和铸锭的晶体结构的方法技术

一种控制类铁金属和有色金属锭和铸锭的晶体结构的方法，其中在通过ｍ相螺旋交变电流系统激励的螺旋行进磁场中使熔体结晶，其中分级地频率和振幅调制所述电流，其中所述调制以具有时间上一定周期重复的期间的脉冲的形式叠加在所述ｍ相电流系统上。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般地涉及导电介质上的电磁强制冲击方法，并且尤其涉及可应用于冶金过程的深强化的方法。
技术介绍
利用转动的、移动的或螺旋移动的磁场强制影响导电介质的方法是周知的并且足够广泛地用于强化各种冶金过程，例如熔化、合金化、有害杂质净化、连续金属锭的结晶以及铸造等等。但是，通过利用本提出的方法可以明显提高利用这些已知方法得到的冶金过程等级以及最终产品质量。早就知道利用转动或移动磁场控制连续固定金属锭以及铸锭的晶体结构的方法(以下专利Kürt(德国专利307 225号，1917)，Jungans和Schaber(FRG专利911 425号，1954)，Pestel等(美国专利2,963,758号，1960)，它们各整体上收录作为参考资料)。该领域中积累的试验材料表明，施加转动的或者移动的磁场消除掉浇注产品的柱状结构并且能生产带有等轴细粒密集结构的金属锭和铸锭，这种结构正面影响它们的机械性质。但是，常规方法得到的液态金属中的湍流等级限制了在冶金过程中施加磁流体动力学(MHD)效应的范围。从而，明显提高MHD方法在结晶过程熔体上的影响的有效性是一个相当迫切的问题。在相关领域中，在为该目的建立的设施中存在一种已知的在由未调制三相电流激励的转动磁场中连续处理铸铁熔体的方法。这些设施是按带有接收漏斗和浇包嘴的斜槽的形式构建的，在其周围设置在熔体中激励RMF的显极电感。该设施中利用苏打灰和镁粉作为脱硫剂时得到的最大脱硫率约为每秒相对10％，而当去掉硫后约为50％。当该设施达到每小时约为120吨的生产率时，电能消耗约为每吨2千瓦时。尽管这种设施达到相对好的技术结果，其绝对脱硫深度相对低。并且由于在该设施中不能施加足够厚的衬套热损失非常高。在另一个相关领域中，在典型槽式感应炉中，位于炉身上的熔体主要在热对流消耗下搅拌，因为和炉身的熔体相比槽中的熔体总是过热的。另外，在炉身的上部，出现指向炉身的并且和感应电流密度场的不均匀性有关的某种压力梯度。在炉身中熔体搅拌强度是低的，这增加使熔体温度均匀以及炉中成分均匀所需的时间，并且阻碍通过提高炉身高度增加炉的容量。希望提高熔体搅拌强度以减小处理熔体所需的时间。
技术实现思路
从而本专利技术的一个目的是一种利用一个或多个通过m相振幅、频率和相位调制电流系统(或者通过上述调整类型的各种组合下的电流)激励的螺旋行进磁场控制类铁或有色金属的连续、固定锭或铸锭的晶体结构的方法。如下面评估展示那样，在某组调制参数选择下，电磁体力(“EMBF”)场的不固定分量(即，时间相关的)大大高于其固定分量(即时间无关的)，由于湍流强度的增加和常规方法相比这能更有效地搅拌金属锭和铸锭的液芯。另外，在某种调制参数组合下，EMBF可以按周期脉冲方式随时间变化，这确保金属锭和铸锭的细密等轴晶体结构。应用带有三个或更多的可控参数的螺旋行进磁场能精细地控制螺旋行进磁场对晶体熔体的力效应，从而对每种情况提供最优铸造技术。电动力学评估显示，应用依据本专利技术的频率以及振幅调制的RMF，和不调制RMF相比其电子体力的峰值按不成比例的高于为建立该调制MHD所用的附加能量的比率增加。该EMBF峰值的提高是因为依据本专利技术的EMBF场的不固定分量包含高频谐波，这些谐波激励增强热和物质传递的小型涡流。从而，如试验表明那样，应用按本方法调制的磁场提高铸锭的密度和硬度。过程可控参数，例如振动幅调制的深度和频率、频率调制的偏移和频率、力影响持续时间等，的数量增加进一步为结晶过程以及生产带有各种特定情况下的技术要求的晶体结构的金属锭和铸锭提供更灵活的控制。本专利技术还提出一种炉外合金化类铁金属熔体流中的液态金属以净化有害杂质的方法以及一种实现该方法的设备，其能明显地在尺寸较小的设备中在低功率感应器下提高熔体搅拌的强度，并且同时增加衬套厚度和降低热损失。为了实现这些优点，对该设备中的感应器绕组施加频率以及振幅调制的电流以激励螺旋移动的调制磁场，这进而对槽中流动的熔体激励镜反射调制电流。这些电流和磁场的交互作用产生电磁体力，这些电磁体力在各周期内的固定分量超过未调制磁场激励的EMBF的固定分量，并且电磁体力的不固定分量激励小型涡旋结构，这提高湍流强度。从而，明显提高熔体和合金添加剂或者和用来去掉有害杂质的试剂的搅拌强度。为了实现该方法，可以通过改变感应器的设计实现该设备设计上的主要改变。可以把这些感应器设计成在800-900℃范围的温度上工作。这种在这样的温度下工作的能力例如允许把感应器安装在该设施的衬套里。为此，本专利技术的方法从带有代表铁粉或钴粉的填充剂的所谓的代表耐熔材料的铁陶瓷(例如，耐火粘土，菱镁土，彩色菱镁土或高温混凝土)构成感应器的磁路。粉粒的尺寸例如可为1mm，而该耐熔材料中的粉末含量可取决于所使用的耐熔材料的类型。在充分搅拌后，以形状取决于特定炉的设计的各个基元的形式产生该材料，并且接着退火该材料。在该填充剂的居里温度之下，该材料保持它的磁性、不导电、传热率足够低，从而可以同时用作为感应器的磁路和该设备的衬套。RMF感应器的这种设计能把RMF源设置成最大地靠近熔体并且降低感应器所需的功能。由于感应器线圈地位于高温区，它们的设计也大大不同于冶金技术中常规应用的感应器线圈。本专利技术提出的强化槽式感应炉的技术过程的方法以及对炉设计引入的改变对技术设备的改进做出重要贡献。本专利技术的另一个目的是提供一种强化炉中的熔体的搅拌的方法，其中m相炉变压器的初级绕组中的电流按时间函数中的周期同步地或共相地频率以及振幅调制。如下面评估示出那样，在对调制参数组的某种选择下，熔体上的MHD力效应增加到比调制消耗的能量更大的程度，这使感应式槽炉的槽中的熔体温度均匀化。另外，炉身中包含的熔体受通过本专利技术的方法调制的行进(转动)磁场的影响，这使感应炉和电弧炉的炉身中的熔体温度和化学成分均匀化。还提出带有建立在衬套中的并且用来实现所述MHD效应的感应器的感应炉和电弧炉的设计。本专利技术的一个目的是提供一种利用通过时间上周期性地和谐地或非和谐地改变的m相螺旋电流系统激励的螺旋行进(尤其，转动并轴向行进)的磁场强制影响导电介质的方法，其中电流共相地或同步地放大并且通过周期性的时间函数分层地频率和振幅调制。本专利技术的再一个目的是，在对电流的某种选择下，和非调制磁场激励的稳定和不稳定EMBF分量相比，几十倍地提高调制振幅、频率以及BMEF的不稳定分量。EMBF的波包包含更多的频率分量，从而介质的电磁响应可以是高非线性的。这种力场在液态介质上的影响造成介质温度和浓度的快速的和深的均匀化。在能效上该方法比常规方法更有益并且可以利用用来激励这种场的标准电系统实现。附图说明图1和2示出超波状波现象。图3示出无量纲时间上无量纲频率和振幅调制EMBF的振幅依从关系(以下数值只说明该图中描述的曲线示范实施例ω1＝1；ω2＝7；ε1＝0.1；ε2＝0.6；r＝0.5；p＝1；γ＝0)曲线1对应频率和振幅调制RMF；而曲线2对应不调制RMF。图4示出没有调制下无量级时间上无量纲EMBF的振幅依从关系(以下数值只说明该图中描述的曲线示范实施例r＝0.5；p＝1)曲线1对应频率和振幅调制RFM；而曲线2对应不调制BMF。图4A是依据本专利技术的炉的侧剖面图。图5是用于类铁金属的连续精炼或合金化的磁流体动力学本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：欧文·I·达迪克，阿尔卡季·K·卡普斯塔，博里斯·M·米哈伊洛维奇，恩欣·G·戈布赖克，沙乌尔·L·莱欣，赫尔曼·D·布拉诺沃，
申请(专利权)人：欧文·I·达迪克，阿尔卡季·K·卡普斯塔，博里斯·M·米哈伊洛维奇，恩欣·G·戈布赖克，沙乌尔·L·莱欣，赫尔曼·D·布拉诺沃，
类型：发明
国别省市：