第1章 绪论 1
1.1 电磁冶金技术的发展历史、现状与趋势 1
1.2 电磁冶金技术分类 3
1.2.1 时变磁场冶金技术 4
1.2.2 静磁场冶金技术 5
1.2.3 电场冶金技术 6
1.2.4 复合场冶金技术 7
1.3 钢的连铸过程简介与电磁冶金新技术的兴起 8
参考文献 10
第2章 电磁冶金技术基本理论 11
2.1 电磁场基本理论 11
2.1.1 场方法 11
2.1.2 麦克斯韦方程组 14
2.1.3 坡印亭定理 22
2.1.4 涡电流 23
2.2 稳态强磁场基本理论 24
2.2.1 洛伦兹力 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 磁极间相互作用 28
2.3 流体力学基本方程 28
2.3.1 连续性方程 28
2.3.2 运动方程 29
2.3.3 能量守恒方程 30
2.4 电磁流体力学基本理论 31
2.4.1 电磁流体力学基本方程 31
2.4.2 液态金属内电磁力分布 33
2.4.3 电磁流体力学的无量纲参数 37
参考文献 40
第3章 传统电磁冶金技术 41
3.1 电磁感应加热技术 41
3.1.1 概念及发展历程 41
3.1.2 电磁感应加热原理 42
3.1.3 电磁感应加热装置 42
3.1.4 电磁感应加热技术的应用 43
3.2 利用洛伦兹力的电磁冶金技术 44
3.2.1 钢的电磁搅拌技术 44
3.2.2 电磁制动技术 47
3.2.3 电磁无模铸造技术 49
3.2.4 电磁离心铸造技术 53
3.2.5 电磁分离夹杂物技术 56
3.2.6 冷坩埚熔炼技术 58
3.3 利用磁化力的磁选技术 61
3.3.1 概念及发展历程 61
3.3.2 磁选技术的原理 62
3.3.3 磁选技术的装置 62
3.3.4 磁选技术在其他领域的应用 62
3.4 脉冲磁场冶金技术 63
3.4.1 概念及发展历程 63
3.4.2 脉冲磁场冶金技术原理 64
3.4.3 脉冲磁场冶金技术装置 64
3.4.4 脉冲磁场冶金技术的应用 65
3.5 电场冶金技术 67
3.5.1 电解技术 67
3.5.2 电镀技术 70
3.5.3 电渣重熔冶金技术 72
3.5.4 电弧熔炼技术 74
参考文献 77
第4章 钢包电磁感应加热出钢技术 82
4.1 电磁感应加热出钢技术的产生背景及原理 82
4.1.1 洁净钢生产技术 82
4.1.2 钢包出钢技术现状 84
4.1.3 电磁感应加热出钢技术的原理及优点 87
4.2 电磁感应加热出钢技术的可行性验证 89
4.2.1 热态实验的材料及方法 89
4.2.2 电磁出钢系统中上水口内Fe-C合金状态分析 90
4.2.3 电磁出钢效果的影响因素 91
4.2.4 上水口内Fe-C合金固／液界面位置的确定 97
4.2.5 上水口内封堵层厚度的控制 103
4.3 电磁感应加热出钢技术工业试验的数值模拟预测 109
4.3.1 数值模拟方法 109
4.3.2 上水口内Fe-C合金随时间的温度分布 113
4.3.3 线圈结构参数对烧结Fe-C合金表面温度的影响 114
4.3.4 电流参数对烧结Fe-C合金表面温度的影响 118
4.3.5 不同钢液温度对出钢效果的影响规律 120
4.3.6 不同Fe-C合金熔点对出钢效果的影响规律 121
4.3.7 钢包壳的安全性分析 122
4.4 钢包改造及模铸工业试验 123
4.4.1 电磁感应加热出钢系统的结构设计 123
4.4.2 电磁感应加热出钢装置辅助设备及其安全性分析 126
4.4.3 电磁感应加热出钢技术的模铸工业应用效果 130
参考文献 133
第5章 钢的电磁旋流水口连铸技术 136
5.1 电磁旋流水口连铸技术产生背景与原理 136
5.1.1 水口内偏流对连铸的危害 136
5.1.2 目前改善水口内偏流的方法 137
5.1.3 机械式旋流的冶金效果及优缺点 138
5.1.4 电磁旋流水口连铸技术的提出及原理 141
5.2 电磁旋流水口连铸技术可行性分析 142
5.2.1 与机械式旋流的对比计算 142
5.2.2 低熔点合金实验 144
5.3 浸入式水口和结晶器内磁场与电磁力分布 146
5.3.1 研究方法 146
5.3.2 圆坯、方坯连铸的模拟结果与分析 148
5.3.3 板坯连铸的结果与分析 152
5.4 电磁旋流水口对结晶器流场、温度场的影响 153
5.4.1 研究方法 153
5.4.2 对圆坯连铸的影响 157
5.4.3 对方坯连铸的影响 167
5.4.4 对板坯连铸的影响 174
5.5 电磁旋流水口连铸的工业试验 187
5.5.1 方坯连铸工业试验结果 187
5.5.2 应用前景及预期成果 189
参考文献 189
第6章 基于两段式结晶器的钢的软接触电磁连铸技术 192
6.1 钢的软接触电磁连铸技术简介 192
6.1.1 软接触电磁连铸技术的发展 193
6.1.2 软接触电磁连铸结晶器的研究及发展 196
6.2 两段式软接触结晶器的透磁效果和冷却效果模拟分析 200
6.2.1 两段式结晶器的透磁效果分析 200
6.2.2 两段式结晶器的冷却效果分析 211
6.3 两段式结晶器材料的开发与连接 220
6.3.1 铸造法制备高透磁性铜合金材料 221
6.3.2 连接方式 221
6.4 两段式结晶器透磁效果的实验研究及弯月面高度的预测 225
6.4.1 φ50mm两段式结晶器透磁效果的实验研究 226
6.4.2 φ100mm两段式结晶器的实验测试 228
6.4.3 两段式结晶器内弯月面高度的预测 232
参考文献 243
第7章 利用强磁场的材料制备技术 249
7.1 强磁场条件下材料制备概述 250
7.1.1 强磁场在材料制备过程中的应用及其对材料结构的影响 250
7.1.2 强磁场对材料性能的影响 252
7.2 梯度功能材料制备 254
7.2.1 利用强磁场下的冶金过程制备梯度功能材料的原理 255
7.2.2 梯度材料的制备 258
7.3 取向与排列材料制备 268
7.3.1 强磁场下的晶体取向理论 268
7.3.2 凝固法制备取向材料 270
7.3.3 半固态热处理法制备取向材料 276
7.3.4 固态热处理法制备取向与排列材料 279
7.4 磁性薄膜材料制备 282
7.4.1 强磁场下薄膜制备方法 282
7.4.2 强磁场对薄膜微观结构演化及磁性能的影响 283
参考文献 296
第8章 其他电磁冶金新技术 301
8.1 磁偏析布料技术 301
8.1.1 背景 301
8.1.2 磁偏析布料的原理 302
8.1.3 磁偏析布料装置与效果 303
8.2 电磁测速技术 306
8.2.1 背景 306
8.2.2 洛伦兹力测速原理 306
8.2.3 洛伦兹力测速装置及效果 307
8.3 电磁输运技术 309
8.3.1 背景 309
8.3.2 电磁泵的工作原理及分类 310
8.3.3 应用电磁泵的装置与效果 312
8.4 电磁防漩技术 314
8.4.1 背景 314
8.4.2 电磁防漩装置及效果 315
8.5 电磁稳流和电磁加速技术 318
8.5.1 背景 318
8.5.2 电磁稳流和电磁加速技术原理 319
8.5.3 电磁稳流和电磁加速技术装置及效果 320
8.6 薄板坯电磁侧封技术 321
8.6.1 背景 321
8.6.2 电磁侧封的基本原理 323
8.6.3 电磁侧封的方式与装置 324
8.7 磁悬浮熔炼技术 326
8.7.1 背景 326
8.7.2 磁悬浮熔炼技术原理 327
8.7.3 磁悬浮凝固技术的应用 328
8.8 电场处理技术 331
8.8.1 背景 331
8.8.2 电场处理技术原理 331
8.8.3 电场对合金凝固行为的影响 331
8.8.4 电场对合金固态转变的影响 332
参考文献 335
符号表 340