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铝熔体中磁性杂质颗粒的电磁分离

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铝熔体中磁性杂质颗粒的电磁分离

铝熔体中磁性杂质颗粒的电磁分离

铝熔体中磁性杂质颗粒的电磁分离
张磊;焦万丽;尉海军;姚广春
【期刊名称】《材料科学与工艺》
【年(卷),期】2006(014)005
【摘要】分析了磁性杂质颗粒在电磁场中的受力情况,采用磁平衡法测量了铝熔体中两种典型富铁相杂质颗粒的磁化率,指出铝熔体中的富铁相杂质是顺磁性物质,在电磁场中受到电磁力和磁场力的驱动作用,确定其在分离器上的聚集方式.静态电磁分离试验结果表明,当磁场强度大于145 mT时,电磁力起主要作用;当磁场强度小于120mT时,磁场力起主要作用.
【总页数】3页(P524-526)
【作者】张磊;焦万丽;尉海军;姚广春
【作者单位】东北大学,材料与冶金学院,辽宁,沈阳,110004;东北大学,材料与冶金学院,辽宁,沈阳,110004;东北大学,材料与冶金学院,辽宁,沈阳,110004;东北大学,材料与冶金学院,辽宁,沈阳,110004
【正文语种】中文
【中图分类】TF777
【相关文献】
1.熔体处理对电磁分离铝-硅合金中富铁相杂质的影响 [J], 张磊
2.铝熔体中金属杂质颗粒在稳恒磁场中的运动状态 [J], 张磊;姚广春;焦万丽
3.电磁分离铝熔体中夹杂颗粒运动的模拟计算 [J], 李明军;翟秀静;孙中祺;姚广春
4.电磁分离铝熔体中不同粒径夹杂颗粒的研究 [J], 翟秀静;范立志;孙中棋;姚广春
5.Al-Si合金熔体中磁性杂质颗粒的电磁分离 [J], 张磊;焦万丽
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交变磁场分离铝熔体中Fe、Si的金属间化合物

交变磁场分离铝熔体中Fe、Si的金属间化合物

交变磁场分离铝熔体中Fe、Si的金属间化合物
张磊;姚广春;焦万丽
【期刊名称】《轻金属》
【年(卷),期】2005()1
【摘要】根据含Fe、Si杂质和铝熔体的导电性之间的差异 ,应用电磁场将其从铝熔体中分离出来。

测量和分析了自制设备所产生的电磁场。

将Mn加入到铝溶液中 ,把针状和树枝状的金属间化合物颗粒改变为块状和含角状的结晶体。

并且在不同的试验条件下 ,利用电磁场净化预先配制好的合金。

试验结果表明 ,变形后的杂质的分布会随着磁感应强度的改变而变化。

【总页数】4页(P53-56)
【关键词】电磁场;分离;迁移效率
【作者】张磊;姚广春;焦万丽
【作者单位】东北大学材料与冶金学院
【正文语种】中文
【中图分类】TF777
【相关文献】
1.铝/镀锌钢复合热源熔-钎接头中的Al-Fe 金属间化合物层分析 [J], 雷振;王旭友;王伟波;林尚扬
2.Zn/Fe及Zn/Fe-Si固态扩散偶中金属间化合物的生长 [J], 李智;苏旭平;贺跃辉;谭铮;尹付成
3.金属间化合物Fe3l熔体中的键对与多面体 [J], 李辉;刘洪波
_(0.8)Ce_(0.2)(Fe_(1-x)Co_x)_(10.5)Si_(2.5)金属间化合物晶体结构和磁熵变特性研究 [J], 徐超;李国栋;王利刚
5.利用交变磁场分离空心圆柱状金属熔体中非金属夹杂 [J], 李克;孙宝德;疏达;李天晓;丁文江;周尧和
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上海交通大学科技成果——铝熔体电磁净化技术与装备

上海交通大学科技成果——铝熔体电磁净化技术与装备

上海交通大学科技成果——铝熔体电磁净化技术与装备
技术背景
高性能工业铝材生产中必需的关键熔体净化技术，可去除普通过滤方法难以除净的<10μm微细夹杂，显著提高材料的加工性能与表面质量，并改善其塑性、抗疲劳等力学性能。

铝熔体电磁净化系统
技术水平
采用国际铝工业界公认的PoDFA检测装置，分析表明经过电磁净化后夹杂物含量可降低到0.02mm2/kg，达到国际先进水平。

获得7项中国发明专利和1项美国专利。

获得国家技术发明二等奖、上海市技术发明一等奖和中国有色工业科学技术二等奖各1项。

应用领域
铝合金架空导线、OA用高精密挤压铝管、高精度铝板带箔、高强航空铝合金中厚板。

大跨越用铝导线OA用高精密铝管
大飞机用铝合金板锭。

9 电磁净化

9 电磁净化

高频交变磁场
当熔体的体积较大时, 熔体内的电磁挤压力越 不均匀, 甚至会导致熔体的不规则运动, 形成搅拌 作用. 目前研究所用的净化装臵的熔体体积很小, 分离器管径只有几毫米, 集肤层厚度与熔体的直 径差较小, 集肤效应尚不明显. 实验表明, 当分离 器管径大于集肤层厚度的3 倍时, 分离效率迅速降 低, 分离器管径太大会使夹杂物颗粒运动距离增 大, 并且会影响熔体的流动状态.而管径太小则容 易造成夹杂物的淤积, 使分离效率降低. 管径只有 几毫米的分离器是不能用于生产的. 而从分离效 率考虑, 管径应更小一些. 这样, 其实用性将近一 步降低.
阻截是具有一定尺寸的颗粒随液流流动时与收集器 孔壁碰撞、粘附而被分离出来。
沉降、离心和电磁净化是夹杂在重力与浮力、离心 力及电磁力在熔体中形成的压力梯度下向容器的顶 部、底部或容器壁移动, 并碰撞分离。 在含有夹杂物的熔融金属中施加电磁力时,电磁力只 产生在导电性好的熔融金属中, 而在导电性差的夹杂 物中并不产生(很微弱可忽略) 。因此夹杂物就受到 了与电磁力方向相反的力(又叫电磁排斥力Fp) 。
稳恒磁场与直流电场正交
电磁力去除液态金属中夹杂物的示意图
在一个穿过稳恒磁场的水平放臵的盛满熔体的陶瓷管中, 通 过直流电时就会有电磁力产生, 通电导体就会受到除重力外的电 磁力, 液态金属中的非金属颗粒将受到一个相反力的作用, 在此 力的作用下发生迁移而被去除。 Marty和Alemany以水银作液态金属, 将水银中的水滴模拟非 金属夹杂物, 用上述方案进行了验证性研究, 结果表明, 电磁力能 有效地分离水银中的水滴。该方案有施加调整电流和磁场方便、 净化效果好等优点, 但需要在熔融金属中插入电极来施加电流, 所以会引起电极浸渍而污染金属的问题。

熔炼中的杂质控制

熔炼中的杂质控制
熔炼的目的
熔炼的主要目的是制备纯净、均匀的 金属或合金，以满足后续加工和使用 的要求。
熔炼的种类和特点
熔炼的种类
根据所处理的金属或合金的种类和目 的，熔炼可分为钢铁熔炼、有色金属 熔炼等。
熔炼的特点
熔炼具有制备量大、成本低、操作简 便等优点，是目前金属材料制备的主 要方法之一。
熔炼的基本原理和流程
熔炼中的杂质控制
汇报人：可编辑 2024-01-06
contents
目录
• 熔炼过程简介 • 杂质来源和控制方法 • 熔炼中的杂质种类及影响 • 熔炼杂质控制技术与实践 • 熔炼杂质控制的发展趋势与展望
01 熔炼过程简介
熔炼的定义和目的
熔炼的定义
熔炼是一种将金属或合金加热至熔融 状态，通过搅拌、精炼等手段去除杂 质、均匀化成分，最后冷却凝固的过 程。
电磁分离技术
利用磁场或电场的作用，使杂质与金属熔体 分离。
熔剂熔炼技术
利用熔剂与杂质发生化学反应，将杂质滤器将熔体中的杂质颗粒拦截下来， 达到净化的目的。
熔炼杂质控制实践
严格控制原材料
确保原材料的纯净度，减少杂质的引入。
优化熔炼工艺
通过调整熔炼温度、时间、气氛等参数，降低杂质的含量。
减少杂质可以降低对设备 的磨损和腐蚀，延长设备 使用寿命。
保障生产安全
某些杂质可能导致安全事 故，如爆炸、火灾等，因 此控制杂质对保障生产安 全至关重要。
杂质控制方法
精选原材料
对原材料进行质量检查，确保 其纯度符合要求。
设备维护与更新
定期对熔炼设备进行检查、维 修和更新，以减少设备产生的 杂质。
熔炼工艺优化
案例三
某铝合金生产企业采用电磁分离 技术，实现了铝熔体中杂质的精 确分离，降低了生产成本。

原铝中杂质Fe_的控制及净化方法

原铝中杂质Fe_的控制及净化方法

作者简介：彭宇（1995-），男，河北唐山人，硕士，主要从事铝电解工艺研究。

收稿日期：2023-01-29原铝中杂质Fe 的控制及净化方法彭宇1，2，程鸿鹏3，郭丰佳2（1.山东南山铝业股份有限公司国家铝合金压力加工工程技术研究中心，龙口265713；2.山东南山科学技术研究院有限公司有色金属产业研究院，龙口265713；3.山东南山铝业股份有限公司电解铝公司，龙口265713）摘要：铝的纯度是衡量铝用途的一项重要指标，而电解铝工业生产的铝液常含有一些杂质元素，如Fe 、Si 、V 。

其中原铝中含量最多的杂质元素是Fe 。

本文介绍了原铝中杂质Fe 的来源，研究和讨论了原铝中杂质Fe 的控制及铝熔体中杂质Fe 去除方法，其中偏析法具有低能耗、环保的特点，是原铝净化提纯的发展方向。

关键词：铝电解；杂质；偏析；铝熔体中图分类号：TF821，TG146.21文献标识码：A文章编号：1005-4898（2023）05-0003-06doi：10.3969/j.issn.1005-4898.2023.05.010前言铝是一种最常见的轻量化金属，具有密度小、比强度高和耐腐蚀等优点，被广泛应用于交通运输、电子和石油化工等诸多领域，被工业界誉为万能金属[1-3]。

2020年全世界的原铝总量65267kt ，中国原铝产量约为世界总量的57.2%[4]。

2021年，我国电解铝、铝材产量分别为38500kt 、61050kt ，但其用途更集中于中低端产品。

为缓解铝加工行业低端产品产能过剩的现状，我国大力推动铝行业向高附加值领域转型，而应用在航空、航天、汽车及船舶等行业的高端铝产品对原铝纯度控制有严格要求[5-6]。

铝的纯度是衡量铝用途的一项重要指标。

纯度越高，铝的物理化学性能越优异。

而电解铝工业生产的铝液由于其工艺本身的特点，常含有一些杂质[7-8]，如Fe 、Si 、V 。

其中的杂质元素可能导致原铝材结构中出现诸多的“孔洞”缺陷，为外界物质破坏铝结构提供更加便捷的“入侵通道”，从而严重影响原铝合金的抗蚀能力、导电性、白光和反射性等[9-10]。

铝合金中的电磁净化方案分析


析， 并就 电磁 净化技 术 的特点 以及 净化 过程 中存在 的 问题进 行 了初 步探 讨 。 关键词 ： 铝合金 ； 电磁 净 化 ； 金属 夹杂 物 ； 电率 ； 场 非 导 磁
中图 分类号 ： Ｆ ０ ．５ Ｔ ８ ３ ２
２ ｌ世纪 ， 着 世 界 经 济 和 高科 技 的 纵 深 发 展 ， 随
小 的夹杂 物分布 在 铝熔 体 中 ， 使 铝 熔 体 的 粘度 增 会
加， 容易形 成缩 孔 和缩 松 。为 了解 决 铝 合 金 生产 过 程 中的这 些问题 ， 长期 以来 ， 人们 一直 在 寻找一 种有
效 的分离 铝熔体 中非 金属 夹杂 物的方 法 。在传 统 的 铝合 金生 产 中 ， 往 采 用 过 滤技 术 来 清 除 铝 熔体 中 往 的非金属 夹 杂物 ， 是其 过滤效 率 随时 间下降 ， 但 而且 对 于清 除微米级 的小尺 寸夹 杂物效 率更 低 。
铝合 金在 航空航 天 、 汽车制 造 、 电子器 件 等各个 领域 得 到 了越 来越广 泛 的 应用 ， 此对 铝 合 金 的 性 能要 因 求 也越来 越高 。在 科 学 试验 和 生 产 实践 中 ， 的纯 铝
度非 常小 ， 受到 的 电磁 力远 小 于 金 属液 本 身 。杂 所 质受 到与 电磁力作 用 方 向 相 反 的挤 压 力 ， 加快 杂 质 与金 属 液的相对定 向运 动速度 ， 现与金 属液分 离 ， 实 从 而使液态 金属净 化 。 导 电熔体在 电磁场 中产 生 的电磁力 为 ：
室
ｄ —— 夹 杂物 颗粒直 径 ｐ ｆ 。 —— 单位 体积 电磁 力
金 属熔 体 中非 导 电粒子 的理论 分析 和模 拟试 验研 究 结 果 ， 人 们 意 识 到 这 项 技 术 的 独 创 性 和实 用 性 。 使 该 技术 的突 出特点 是 它利用 了非金 属 夹杂 物与金 属

铝熔体中磁性杂质颗粒的电磁分离


摘 要: 分析了磁性杂质颗粒在电磁场中的受力情况, 采用磁 平衡法 测量了 铝熔体 中两种典 型富铁 相杂质 颗粒的磁化率, 指出铝熔体中的富铁相杂质是顺磁性物 质, 在 电磁场中受 到电磁力和 磁场力的 驱动作 用, 确 定其在分离器上的聚 集方式. 静态电磁分离试验结果 表明, 当 磁场强度 大于 145 mT时, 电磁力 起主要 作用; 当磁场强度小于 120mT时, 磁场力起主要作用. 关键词: 磁性杂质颗粒, 磁化 率, 电磁力, 磁场力, 电磁分离 中图分类号: TF777 文献标识码: A 文章编号: 1005- 0299( 2006) 05- 0524- 03
# 525#
杂质颗粒粒径微小, 密度和熔体密度相差不大, 和
其它力相比, 重力 和浮力的合力作 用可以忽 略 [ 4] .
111 电磁力分析 Kolin[ 5] 最早对磁场中 通电流体中的 颗粒进
行了受力分析, 认为通电流体中的每一个微小单
元都受到电磁力的作用, 当该流体处于平衡状态
时, 必然有另一个力与之平衡, 这个力来自于周围
体内部会产生一定的压力梯度, 处于其中的杂质
颗粒 (电导率和金属熔体的电导率相比非常小 )
不受电磁力的作用, 在压力梯度的作用下向电磁
力的反方向运动, 如图 1所示.
电磁力是分离驱动力只是一种通俗地讲法,
它本身并不驱动杂质颗粒运动, 真正起作用的是
压力梯度, 即电磁斥力, 数学表达式为 [ 6]
F =-
Abstr act: The forces exerted on the m agnetic impurity particles in electrom agnetic field were ana lyzed in this study. The magnet ic susceptib ility of two k inds of typ ica l iron - rich phase impurity in a lum inum me lt were measured by method of magnetic balance. It was pointed out that they were paramagnetic and driven by elec2 tromagnet ic force and m agnetic force, and the collective method in separator cou ld be confirmed. The results of static e lectromagnet ic separat ing experiments showed that e lectromagnetic force was the ma in force w ith the magnetic flux densitymore than 145mT, bu t the magnet ic force took the main work with the m agnetic flux den2 sity less than 120mT. K ey w ord s: m agnetic impurity partic le, magnetic susceptib ility, e lectromagnet ic force, m agnetic force, elec2 tromagnet ic separat ion

铝熔体中非金属夹杂物电磁分离效率研究


的情 况 下 ， 于 过 增 由 液
加 ， 加 给 夹 杂 物颗 粒 的 能 量 加 大 ， 果 已经 被 沉 施 结
１
电 磁 分 离 原 理
生 产 中 ， 们 常 常 采 用 熔 炉 或 中 间 包 中静 置 人
积 吸附的 固体颗粒 又 被 重新 冲入 液体 金属 中 ， 使
转 磁 场 法 等 ．它 们 的 共 同 点 是 利 用 金 属 与 非 金 ］ 属 电导 率 的不 同 引 起 的 电 磁 力 差 异 ， 实 现 金 属 来 与 非 金 属 的 分 离 ．因 而 不 管 夹 杂 物 与 液 体 金 属 之
式 中 ： 是最终 沉积速度 ， ｍｍ／ ； 是熔 体 的 动 力 ｓ
Ｊｕ ． ２ ０ Ｉ ０ ２
崔材 料 、 械 工 程 机
蒂 芥 带 芥 蒂 蒂 芥
文 章 编 号 ｔ１ ０ — ６ ８ ２ ０ ） ４ ０ ４ ． ５ ０ ０８ ０ （０ ２ ０ — ４ １０
铝 熔 体 中 非 金 属 夹 杂 物 电 磁 分 离 效 率 研 究
曹 志 强 ， 张 秋 明 ， 贾 非 ， 金 俊 泽
最 早关于这方 面的研究见 于 Ｌ ｅｏ ｅ ｎ ｖ和 Ｋｏｉ ｌ ｎ
的论 文 ［ ．他 们 发 现 在施 加 相 同 的 电磁 力 的 条 件 ９ ］
下 ， 在球 形 的夹 杂 物 颗粒 中产 生 电磁 分离力． 会
高 ， 望 开 发 出对 微 小 的 夹 杂 物 也 具 有 较 高 去 除 希
能力 的 分 离 技 术 ．
而 Ｅ１ ｄ ａ ［ 一 ｄ ｈ１ Ｋａ 们等 人 用 实 验 验 证 了 这 种 电磁 力 可 以 使 夹 杂 物 发 生 移 动 ．进 入 ２ ０世 纪 ８ ０年 代 ， Ｍａ ｔ ｒｙ和 Ａｌｍａ ｙ１ ｅ ｎ［ 妇对 电 磁 分 离 进 行 了 理 论 分 析 ． 以 往 的研 究 虽 取 得 了定 性 的 结 论 ， 缺 乏 定 但 量 方 面 的 研 究 ， 文 主 要 针 对 其 中 ３种 方 法 的 分 本 离效率进行理 论计算 ．

电磁作用下铝溶体中产生涡流的影响因素


回路 ． 隔板 以上部 分 熔体 中电流 方 向为 水平 方 向 ．
因此 ， 这部分熔体受 到竖直方 向的磁场力作 用而 形 成 涡流 ． 为抑 制 这 种 涡 流 就 要 使 这 部 分 熔 体 处
于磁 场外 部 ． 过 调 节 铝熔 体 上 表 面 的位 置 来 调 通 节这 部 分 熔 体 的 位 置 ． 磁 感 应 强 度 为 ２０ｍＴ 在 ０ 的条件 下 ， 别 考 查 熔 体 表 面 与 磁 极 表 面 相 距 ３ 分
文 章 编 号 ：１０ —０ ６ ２ ０ ）７０ ６ —３ ０ ５３ ２ （０ ２０ —６ ００
电磁 作 用 下 铝 熔 体 中产 生 涡 流 的 影 响 因素
王 娉 ，孙 中祺 ，姚 广春
１０ ０ １０ ４） （ 北大学 材料电磁过程教 育部重点实验室 ，辽宁 沈 阳 东
摘
要 ：在电磁分离铝熔 体杂质 的过程 中易产生 涡流 ． 流的 产生 会 降低 分 离杂 质效 果 ． 涡 为
维普资讯
Hale Waihona Puke ２ ０ ０ ２年 ７月 东 北 大 学 学 报 （ 自 然 科
学 版 ）
Ｊ ｌ ２０ ０２ ｕｙ
Ｖｏ ． ３． １２ Ｎｏ． ７
第２ 卷 第７ ３ 期
Ｊ ｕｎ ｌ ｆ ｏ ｔｅｓｅ ｉｅｓ ｙ Ｎａｕａ Ｓ ｉｎｅ ｏ ｒａ ｏ ｒ ａｔｒ Ｕｎｖｒｉ （ ｔｒｌ ｃ ｃ ） Ｎ ｈ ｎ ｔ ｅ
Ｆｇ． Ｔｈ ｕ ａ ｙ ｖ ｅ ｏ ｈ ｅ ａ ａ ｏ ｉ １ ｅ ｃ ｔ ｗａ ｉｗ ｆｔ ｅ ｓ ｐ ｒ ｔ ｒ
（） ａ一横 向剖面 图 ；ｂ 一 纵 向剖 面图 ． （）
强度 增大 ， 铝熔 体 中产生 涡流趋 势增 大 ． 当电 流 为 ２ Ａ时 ， 【 】 熔体 表面平 稳 ， 明显 涡流 ； 电流增 大 到 无 当 ２ 铝熔体 表 面剧烈 振动 ， ５ Ａ， 并有 进溅 现 象 产 生 （ 图
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11 51 11 49 01 66
外侧
Fe
Mn
Si
1121 11 22 01 54
1122 11 22 01 55
1113 11 12 01 54
1108 11 05 01 52
1102 11 01 01 51
0195 01 94 01 49
侧面
Fe
Mn
Si
11 40 11 39 0159
11 43 11 43 0161
表示.
fm = L0mg ra dH, N 式中: L0 为真 空磁导率, H /m; m 为颗粒 的总磁 矩, A# m2; H 为颗粒的背景磁场强度, A /m.
若颗粒的体积不大, 则这就是一个磁力通式.
不仅适合于稳恒磁场, 也可以用于交变磁场, 假设
颗粒是匀质的, 则有
m = VKH 式中: V为颗粒的体积, m3; K 为颗粒的磁化系数,
本文中按照富铁相杂质颗粒的成分配置了两 种合金, 测量了磁化率, 分析了电磁力和磁场力的 作用, 并用静态电磁分离试验验证分析结果.
1 磁性杂质颗粒的受力分析
磁性杂质颗粒在电磁场中受到重力、浮力、粘 滞阻力、电磁力和磁场力的共同作用. 铝熔体中的
第 5期
张 磊, 等: 铝熔体中磁性杂质颗粒的电磁分离
的流体, 称为电磁挤压力, 在匀质的流体中 (尤其
指导电率 ), 这两个力平衡. 但如果此微小单元的
导电率与周围环境的导电率有差异, 平衡就被破
坏, 就会引起相对周围流体的运动.
在金属熔体中电流密度 J和磁通密度 B相互
垂直, 两者相互作用产生电磁力 f= J @B, 由于金
属熔体在电磁力的方向上的运动受到限制, 在熔
对于其中两种典型的杂质颗粒以电子探针分
析其化学成分结果如表 1 所示. 成分分析结果表 明这两种杂质颗粒的成分符合 MnFeA l6 和 MnF e2 S iA l4 这两种物质. 通过自行配置这两种成分的物 质, 并用磁平衡法来测量它们的磁化率. 磁化率测 量结果如图 3所示.
从图 3所示 结果可以 看出, MnF eA l6 和 Mn2 F eSiA l4 这两种金属间化合物在 800 e (电磁净化 的处理温度 )是顺磁性物质, 可以被磁场磁化, 在 磁场力的作用下可以产生定向运动; 铝也是顺磁 性物质, 但是铝的磁化率比 MnFeA l6 和 MnF eSiA l4 的磁化率小 3~ 4个数量级 [ 8] , 被磁场磁化所受到 的磁场力可以忽略不计. 另外, 铝熔体充满整个分 离器, 运动受到限制, 不会有类似其中磁性杂质颗 粒的定向运动.
3 2
R - Rp 2R + Rp
Pd3p 6
f
式中: R、和 dp 分别是金属熔体的电导率、杂质颗
粒的电导率和杂质颗粒的粒径.
112 磁场力分析
磁场中的磁性颗粒被磁化, 并与磁场相互作
用而受到转磁力矩和平动磁力. 通常能够使磁性
颗粒产生定向移动的是平动磁力, 即为磁场力, 可
以不考虑转磁力矩的作用. 平动磁力 fm 可以用颗 粒磁化后的总磁矩与空间磁场梯度的作用结果来
在众多金属净化方法中, 电磁净化法以其高 效、经济、环保的优点越来越引起各国冶金工作者 的重视 [ 1~ 3 ]. 电磁净化是利用洁净的电磁能作用于 净化器中流动的金属熔体, 由于夹杂颗粒和金属熔 体之间存在着导电率和磁化率的差异, 金属熔体会 受到电磁力和磁场力 (驱动力 )的作用, 熔体在受 到驱动力的方向上的运动受到限制, 会在熔体内产 生一定的压力梯度, 而杂质颗粒就会在压力梯度的 作用下产生定向移动, 最终到达净化器壁并富集, 达到净化的目的.
11 16 11 16 0152
11 16 11 16 0154
11 17 11 18 0154
11 20 11 26 0155
4结 论
1)磁性杂质颗粒在电 磁场中受到电 磁力和 磁场力的共同作用.
2 ) MnF eA l6 和 MnF eSiA l4 这 两 种 物 质 在 800 e 是顺磁性物质, 磁场力可 以使其产生定向 运动.
摘 要: 分析了磁性杂质颗粒在电磁场中的受力情况, 采用磁 平衡法 测量了 铝熔体 中两种典 型富铁 相杂质 颗粒的磁化率, 指出铝熔体中的富铁相杂质是顺磁性物 质, 在 电磁场中受 到电磁力和 磁场力的 驱动作 用, 确 定其在分离器上的聚 集方式. 静态电磁分离试验结果 表明, 当 磁场强度 大于 145 mT时, 电磁力 起主要 作用; 当磁场强度小于 120mT时, 磁场力起主要作用. 关键词: 磁性杂质颗粒, 磁化 率, 电磁力, 磁场力, 电磁分离 中图分类号: TF777 文献标识码: A 文章编号: 1005- 0299( 2006) 05- 0524- 03
从表 2的分析结果可以看出, 在电磁力和磁 场力的作用下磁性杂质颗粒聚集到合金样品表面 的不同部位. 当磁感应强度小于 120 mT 时, 磁性 杂质颗粒在分离器的侧面聚集, 这也是磁场力的 作用方向, 而在电磁力的作用方向上磁性杂质颗
粒没有明 显的聚集现象. 当磁感应 强度大于 145 mT时, 磁性杂 质颗粒在分离 器的内侧聚 集, 并且随着磁感应强度的增加富集程度提高, 磁场 力的作用明显减弱. 磁性杂质颗粒的聚集部位与 前面分析的电磁力与磁场力的作用方向一致. 可 见, 在电磁力与磁场力的相互作用下, 当磁场强度 小于 120 mT 时时, 磁场力的作用明显, 磁场强度 大于 145 mT 时, 电磁力的作用较明显.
3)电磁分离过程中, 当磁场强度小于 120 mT 时, 磁场力的作用明显; 当磁场强度大于 145 mT 时, 电磁力的作用较明显.
表 2 不同磁 感应强度下的分离试验结果
内侧
磁感应强度
Fe
Mn
Si
100mT
11 22 11 22 01 55
120mT
11 22 11 21 01 54
145 mT
11 34 11 29 01 57
170 mT
11 42 11 35 01 57
185 mT
11 45 11 39 01 59
200 mT
E lectrom agnetic separa tion of m agnetic im pu r ity par ticles in a lum inum m elt
ZHANG Le,i JIAO wan2l,i W E IH ai2jun, YAO Guang2chun
( School ofM ater ia l andM e tallurgy, Northeastern University, Shenyang 110004, Ch ina)
Abstr act: The forces exerted on the m agnetic impurity particles in electrom agnetic field were ana lyzed in this study. The magnet ic susceptib ility of two k inds of typ ica l iron - rich phase impurity in a lum inum me lt were measured by method of magnetic balance. It was pointed out that they were paramagnetic and driven by elec2 tromagnet ic force and m agnetic force, and the collective method in separator cou ld be confirmed. The results of static e lectromagnet ic separat ing experiments showed that e lectromagnetic force was the ma in force w ith the magnetic flux densitymore than 145mT, bu t the magnet ic force took the main work with the m agnetic flux den2 sity less than 120mT. K ey w ord s: m agnetic impurity partic le, magnetic susceptib ility, e lectromagnet ic force, m agnetic force, elec2 tromagnet ic separat ion
表 1 金属间化合物成分分析结果
元素 Fe Mn Al Si
成分含量 /%
201 48
22172
201 06
22123
591 40
11130
43170
# 526#
材料科学与工艺
第 14卷
3 电磁分离的结果及讨论
为了考察电磁力和磁场力对磁性杂质颗粒的 分离效果, 进行了不同磁场强度下的电磁分离试 验. 试验采用成分为 A l- 1122w%t Fe- 1122% Mn - 0155% S i的合金, 电磁场采用工频电流激励, 试 验开始温度 800 e , 分离时间为 3 m in. 分离后在 样品的不同部位取样, 用原子吸收法分析成分含 量. 取样部位如图 4所示, 利用同样成分的样品在 不同的电磁感应强度的条件下进行了分离试验, 分离试验结果显示在表 2中.
纯数. 所以有
fm = L0 VKH gra dH 这就是稳恒磁场中的磁力公式.
可见, 磁性杂质颗粒在交变磁场受到的磁场
力也具有和稳恒磁场相同的数学表达式. 采用交
变磁场, 磁场方向不断变化, 即磁性杂质颗粒的受 力方向在改变, 但其运动方向不会改变, 只是一个 加速和减速运动交替的过程. 在电磁分离的过程 中, 不论是采用交变磁场还是稳恒磁场, 铝熔体中 存在的磁性杂质颗粒所受到的磁场力的本质和特 性都是相同的, 磁性杂质颗粒在磁场力的作用下 沿着磁感应强度的方向运动, 在分离器的侧面上 聚集.