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1 电磁冶金学概论 1

1.1 电磁热流体力学在冶金领域中的应用历程 1

1.2 材料的电磁场处理分类 6

1.2.1 电场、磁场的功能分类 6

1.2.2 电场、磁场处理材料工艺分类 13

参考文献 16

2 电磁冶金学基本理论 17

2.1 电磁学的基本定理 17

2.1.1 磁场的高斯定理与安培环路定理 17

2.1.2 电磁感应和暂态过程 21

2.1.3 电磁理论和电磁波 28

2.2 表达守恒定律所必要的基本定理 33

2.2.1 输送定理 33

2.2.2 积分定理 35

2.2.3 柯西基本定理 36

2.3 磁流体力学基本方程式 36

2.3.1 流场的基本方程式 37

2.3.2 电磁场的基本方程式 39

2.3.3 流场与电磁场的耦合 43

2.4 构成方程式 44

2.4.1 构成方程式的守恒部分 44

2.4.2 构成方程式的耗散部分 46

2.5 电磁流体力学基本方程式的特例形式 48

2.5.1 电磁流体力学的若干假定 49

2.5.2 磁流体力学的基本方程式 51

2.5.3 涡电流的解析 53

2.5.4 边界条件 57

2.5.5 自由表面的边界条件 62

2.5.6 无因次量 66

2.5.7 无因次量与方程式的类似 70

2.6 基本方程式的性质 75

2.6.1 麦克斯韦应力张量 75

2.6.2 洛伦兹力 78

2.6.3 运动方程式 83

2.7 电磁感应流的分析 85

2.7.1 电磁感应流动的基本方程 85

2.7.2 电磁感应流场的分析 86

2.7.3 电磁力对凝固组织的影响 91

2.8 数值解析方法 93

2.8.1 差分法 94

2.8.2 有限元法 95

2.8.3 积分方程法 96

2.8.4 边界元法 96

2.8.5 混合法 97

参考文献 97

3 电磁搅拌 99

3.1 概述 99

3.2 电磁泵的基本原理及其类型 102

3.3 电磁搅拌装置工作原理及其类型 110

3.3.1 工作原理 110

3.3.2 装置的基本类型 112

3.4 熔炼炉的电磁搅拌 115

3.4.1 铝熔炉中的电磁搅拌 115

3.4.2 电弧炉中的电磁搅拌 123

3.4.3 感应炉中的电磁搅拌 126

3.5 精炼过程电磁搅拌 127

3.5.1 钢包的电磁搅拌 127

3.5.2 ASEA-SKF 钢包精炼炉 129

3.6 钢凝固过程中的电磁搅拌 132

3.6.1 钢的连铸技术和电磁搅拌的应用 132

3.6.2 电磁搅拌器的安装位置 145

3.6.3 搅拌强度与搅拌时间 152

3.6.4 方坯和小方坯连铸的电磁搅拌实例 153

3.6.5 圆铸坯的电磁搅拌 154

3.6.6 板坯的电磁搅拌 155

3.7 电磁制动 158

参考文献 164

4 电磁铸造 165

4.1 概论 165

4.1.1 电磁铸造法的特点 165

4.1.2 电磁铸造的形成及其发展 165

4.2 电磁铸造原理 172

4.2.1 受力分析与载持条件 172

4.2.2 电磁铸造条件下电磁场的研究 174

4.2.3 电磁铸造中流体流动的规律 181

4.3 电磁铸造系统稳定性的研究 186

4.3.1 计算方法 186

4.3.2 单锭系统稳定性 191

4.3.3 双锭系统稳定性 195

4.3.4 液柱内流场的数学模拟 198

4.4 电磁铸造装置 223

4.4.1 电源装置及其系统 223

4.4.2 电磁参数的计算与选择 225

4.4.3 电磁结晶器的设计 231

4.4.4 底模结构 239

4.4.5 冷却方式 242

4.4.6 冷却水水质及水量控制 242

4.4.7 熔融金属液面及液固界面的检测 244

4.4.8 计算机自动控制系统 250

4.5 电磁铸造工艺 255

4.5.1 铸造前的各项准备 255

4.5.2 铸造工艺 256

4.6 电磁铸造的铸锭质量及缺陷的防止 258

4.6.1 电磁铸造的铸锭质量 258

4.6.2 电磁铸造铸锭常见缺陷及其防止方法 265

参考文献 271

5 悬浮冶金 277

5.1 概述 277

5.2 感应悬浮基础理论的研究 281

5.2.1 固态金属与熔融金属电磁悬浮必要条件及稳定性 282

5.2.2 电磁悬浮装置悬浮力的计算 286

5.3 水冷坩埚悬浮熔炼 296

5.3.1 水冷坩埚悬浮熔炼过程的电磁场数值分析 297

5.3.2 水冷坩埚悬浮熔炼电热性能分析 305

5.4 磁悬浮熔炼过程中熔体形状的计算 312

5.4.1 计算模型说明 312

5.4.2 自由表面形状的计算 313

5.4.3 计算结果及分析 316

参考文献 320

6 铝电解槽内磁场和流动场 322

6.1 磁场测试 323

6.1.1 铝电解槽内熔体中磁场的测试 326

6.1.2 铝电解槽外部磁场的测定与研究 328

6.2 铝电解槽磁场和熔体流动速度的研究 329

6.3 铝电解槽稳定态模型的建立及其应用 337

6.3.1 稳定态计算模型的建立 337

6.3.2 实际应用 340

6.4 铝电解槽磁场计算与分析 343

参考文献 351

7 电磁感应加热 352

7.1 电磁感应生热的基本原理 352

7.2 液态金属感应加热 354

7.2.1 感应电炉的电磁感应加热 354

7.2.2 钢包和中间包电磁感应加热 359

7.3 固体金属电磁感应加热 370

7.3.1 连铸板坯边部保温加热技术 370

7.3.2 其他固体金属的电磁感应加热 372

参考文献 373

8 磁控技术在半导体材料中的应用 374

8.1 概述 374

8.2 磁场拉晶工艺的基本原理 379

8.3 磁场拉晶工艺的实际应用 382

8.4 磁流体密封 388

参考文献 390

中外文人名对照表 393

索引 395

符号表 398