电场作用下钢液与泡沫陶瓷润湿行为研究

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目前冶金过程中已有的夹杂物去除技术虽然有多种,诸如:气体搅拌、渣洗、真空处理、控流及电磁净化等,但对细小的夹杂物仍不能很好地去除。近年来,泡沫陶瓷过滤夹杂物技术在有色金属和小型铸件中得到了广泛的应用,但对于过滤大型铸件仍存在许多问题,如:泡沫陶瓷强度不够,过滤效率低,过滤时间长导致温降严重,引起过滤孔道堵塞,影响铸件质量。增大泡沫陶瓷孔径是解决上述问题的有效手段,但其过滤效率却大幅降低,因此如何提高大孔径泡沫陶瓷的过滤效率显得尤为重要。本文从利用外加电场改善泡沫陶瓷与钢液间润湿性的角度出发,来提高大孔径泡沫陶瓷的过滤效率。探讨了外加电场对低温合金与ZrO2及SiC等过滤材料间润湿行为的影响规律,并从理论上分析了其原理;同时研究了外加电场对钢液与Zr02及SiC等陶瓷材料间润湿行为的影响规律,并从界面张力、界面双电层和界面反应学等方面进行了理论分析;最后在实际过滤实验中考察了外加电场对大孔径泡沫陶瓷过滤钢液中夹杂物的影响。得出以下结论:(1)外加电场对ZrO2、SiC、Al2O3、MgO、石墨等材料与低温合金间润湿角有较大影响,在一定范围内,随着电压或电流的增大,润湿角逐渐减小。(2)外加电场对ZrO2、SiC、Al2O3、MgO、石墨、水口等材料与钢液间润湿角有较大影响,且在一定范围内,随着电压或电流的增大,润湿角逐渐减小。(3)外加脉冲电场对水口等导电材质与钢液间润湿角有较大影响,且在一定范围内,随着脉冲电流的增大,润湿角显著减小;与直流电流相比,脉冲电流可使润湿角变化更为迅速,但最终影响结果与直流电流一致。(4)外加电场可显著提高大孔径泡沫陶瓷对钢中夹杂物的吸附能力,进而有效地过滤钢中夹杂物,提高过滤效率。
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