板坯连铸二冷区电磁搅拌耦合分析

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1、内蒙古科技大学硕士学位论文板坯连铸二冷区电磁搅拌耦合分析摘要本文主要以提高搅拌力为目的，对二冷区板坯电磁搅拌器结构尺寸进行改造，并优化工艺参数。依据电磁场的基本原理、计算流体动力学（CFD）理论及有限元法，建立了描述板坯连铸二冷区内电磁搅拌的电磁场、流场及磁—流耦合的三维有限元数学模型，借助ANSYS软件对板坯二冷区电磁搅拌过程进行了瞬态数值模拟耦合分析。详细分析了电磁搅拌过程中铸坯内磁感应强度、电磁力以及钢液流动的情况。结果表明：1）通过计算结果与实测对比可知，本文建立的有限元模型是可靠的，二冷区内钢液

2、分别在卷筒式、凸极式两种结构电磁搅拌器的作用时，二者得到的磁场分布是一致的，钢液受到相似特征的行波电磁搅拌力。2）二冷区内卷筒式电磁搅拌器作用时，产生较大的磁感应强度及电磁力，钢液在此电磁驱动力作用下的流速明显大于凸极式搅拌器作用时的流速，因此卷筒型结构的二冷区板坯电磁搅拌器更优于凸极式的搅拌效果。3）增加磁极、磁轭纵向截面积，可增加铁芯的导磁量，从而增加了钢液所受的电磁搅拌力，使钢液流速进一步提高，因此可收到更好的搅拌效果。通过结构尺寸优化分析可得，凸极式电磁搅拌器较佳的结构尺寸为：磁极宽150mm，磁

3、极、磁轭高450mm，磁轭厚220mm。4）增加线圈电流频率，钢液流速先增加后减小，；增加线圈电流强度，搅拌区域钢液流速单调增加，当电流强度大于800A时，电流强度对钢液流速影响不大。由参数优化分析可知，800A、3Hz为理想的工艺参数。利用本文提出的数学模型及模拟结果可以分析具体工况和具体操作参数下的二冷区内钢液的电磁场与流场，对设计合理的电磁搅拌器结构、指导连铸工艺实际生产和电磁搅拌器的优化设计提供了依据。关键词：板坯连铸；二冷区；电磁场；电磁搅拌；数值模拟-I-内蒙古科技大学硕士学位论文Thecou

4、plinganalysisofelectromagneticstirringforsecond-zonesectionduringslabcontinuouscastingAbstractInthepaper,theimprovementofthestirringforceisthemainsubject.Thestructuralsizesofthesecond-zonesectionelectromagneticstirreraretransformed,whilethetechnologicalpa

5、rametersareoptimized.Basingonthetheoryofelectromagneticfield、computationalfluiddynamics(CFD)andfiniteelementmethod,thefiniteelementmathematicsmodeloftheelectromagneticstirringforsecond-zonesectionduringslabcontinuouscastinghasbeenbuilt.Thetransientanalysi

6、sofelectromagneticstirringforsecond-zonesectionhasbeencarriedoutwiththehelpoftheANSYSsoftware.Magneticfluxdensity、electromagneticforceandtheflowingofmoltensteelhavebeenlabored.Itisindicated:1)accordingtothecomputedresultsincomparisonwithfielddata,thefinit

7、eelementmodelbuiltisreliable.Whenthemoltensteelinsecond-zonesectionisstirredseparatelybyandsalientpoletypeelectromagneticstirrer,themagneticfielddistributioniscorrespond,andmoltensteeliseffectedbythesimilaritycharacteristictravelingelectromagneticforce.2)

8、Whilethemandrelelectromagneticstirrerisacting,thestrongermagneticfluxdensityandelectromagneticforceisgenerated.Theflowingvelocityofmoltensteeleffectedbymandrelisgreaterthanbysalientpoletype.Somandrelisbetterthansali