金属电磁净化技术的发展与应用.pdfVIP

总第 148期 山西冶金 r0tal148 2014年第2期 SHANXIMEIIAU RGY No．2，2014 综述 金属电磁净化技术的发展与应用 刘洪昌， 李秋书， 张 炎， 郭 璐 (太原科技大学 材料学院， 山西 太原 030024) 摘 要：对金属电磁净化技术在国内外的发展情况以及发展趋势进行 了综合评述。传统的金属熔体净化技术 (包括熔剂净化、吹气净化、过滤净化、沉降净化、上浮净化、复合净化等)有除杂效率不高、稳定性不够和污染环 境等缺点，对小尺寸夹杂物的去除较为困难。电磁净化技术是解决上述难题的有效措施 ，它是利用金属与非金 属的导电性差异实现分离的，是一种物理分离技术。 关键词：电磁净化 电磁分离 夹杂物 中图分类号：TF114；0441 文献标识码：A 文章编号：1672—1152(2014)02—0004—03 随着科技的飞速发展，各行各业对材料的性能 1 电磁净化技术的原理 提出了越来越高的要求。目前，我国铝、镁等金属加 D．Leenov和A．Kolin[]发现在施加相同电磁力的 工工业的产品品质与国外先进水平有一定的差距。 条件下，会在球形的夹杂物颗粒中产生电磁排斥力 ， 铝、镁等合金在熔炼、浇注过程中都易于氧化和吸 从理论上揭示了利用金属熔体与熔体内部其他相的 气，从而导致合金中含有气体和非金属夹杂物，直接 导电性差异分离异质相的原理，其原理如图1所示 ， 影响金属材质的各项指标，因此，在金属材料制备过 置于电磁场中的熔体将受到电磁力的作用，当浸没 程中，去除非金属夹杂物，其中金属的吸气氧化问题 于熔体内的异质相颗粒导电性较差时，颗粒内部、颗 急需解决。而脱除这类金属液中的氧等气体和夹杂 粒周围与熔体内的电流分布不同，致使异质相颗粒 物是一个技术难点，一直为研究者关注。 和熔体受到的电磁力大小不同，因此异质相颗粒在 电磁分离夹杂物技术是近年发展起来的一种新 熔体内受到某一方向合力而在熔体中定向运动，异 的净化金属熔体技术，其基本原理是利用电磁场的 质颗粒受到的力被称为电磁斥力，在熔体中形成压 挤压力 (PinchForce)效应，将不导电的非金属夹杂物 力梯度，导电率小的颗粒受到挤压而向外表面产生 (液态或固态)从熔体中快速分离出来 。熔体电磁净 迁移和富集，最终分布在铸件的表面。 化技术是指利用电磁分离技术使非金属夹杂物与熔 体分离从而达到熔体净化 目的的一种技术z·。根据 电磁场的施加方式不同，金属熔体电磁净化技术有 直流电场正交稳恒磁场、交流电场、交变磁场、旋转 磁场、高频磁场和行波磁场等形 H]。同传统的过 滤技术相比熔体的电磁净化技术具有高效、无污染、 ◇ …电磁力；◆ 一电磁斥力 连续处理金属熔体等特点，而且能够有效地去除微 图1 电磁场中熔体内异质颗粒受力示意图(磁场。J电流) 小夹杂物。 近年来，金属材料的电磁净化技术越来越受到 Leenov在假定一个导电率为 。的固体球体粒 国内外的广泛关注，日本、美国和中国的研究者分别 子浸没在一个导电率为Of的流体中，在电磁场的作 通过试验研究，论证了电磁分离金属熔体中非金属 用下推导出球体粒子所受的合力为： 夹杂物方法的可行性，并对不同的工艺方案进行了 有益尝试，部分净化方法已经得到工业应用。 一 3×(旦2o-p+o-r)×7． (1) 收稿 日期：2014—02-24