电磁搅拌圆坯连铸结晶器电磁场与流场的数值模拟研究

《电磁搅拌圆坯连铸结晶器电磁场与流场的数值模拟研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、万方数据分类号UDC密级学位论文电磁搅拌圆坯连铸结晶器电磁场与流场的数值模拟研究作者姓名：指导教师：李星姜周华教授耿鑫讲师东北大学材料与冶金学院申请学位级别：硕士学科类别：工学学科专业名称：钢铁冶金论文提交日期：2014年6月论文答辩日期：2014年6月学位授予日期：2014年7月答辩委员会主席：姜茂发教授评阅人：战东平副教授王连海高级工程师东北大学2014年6月万方数据AThesisinFerrousMetallurgyResearchon州umencalSlmUlatlon0I1^lT●l一●l』●一ElectromagneticFieldandFlowFieldi

2、nRoundBilletContinuousCastingMoldwithElectromagneticStirringByLiXingSupervisor：ProfessorJiangZhouhuaLectorGengXinNortheasternUniversityJune2014万方数据独创，l

3、生声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作

4、者签名：苍星日期：bI牛6．邛学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：半年口一年口一年半口学位论文作者签名：旌签字日期：山lV．s·1力甲专习。彳办∥吣一Z西洲两孔融两名期签日程茅Jiyc一导签万方数据东北大学硕士学位论文摘要电磁搅拌圆坯连铸结晶器电磁场与流场的数值模拟研究摘要连铸电磁搅拌技术是改善铸坯质量的重要技术手

5、段。它是借助在铸坯液相穴内感生的电磁力强化液相穴内钢水的运动，从而控制铸坯的凝固过程。连铸电磁搅拌能够促进凝固前沿冷热钢水混合，降低温度梯度，改善铸坯的凝固组织，提高钢液的洁净度，扩大等轴晶区，减少成分偏析，减轻或消除中心疏松和中心缩孔等。对电磁搅拌作用的基础理论研究主要是通过理论解析和数值模拟的方法。由于进行理论解析是非常困难的，因此，对其进行数值模拟计算就显得非常必要。本课题以某厂圆坯连铸结晶器电磁搅拌器为研究对象，利用ANSYS软件建立电磁搅拌圆坯结晶器电磁场的计算模型，求解获得电磁场的分布规律以及不同工艺参数对其的影响机理，并通过现场实测数据验证模型的准确性。结

6、果表明：(1)所建立的模型是合理的。(2)磁感应强度在轴线方向上由搅拌器中心向两头逐渐减小，在水平方向上由圆心向边缘逐渐增大。切向电磁力在搅拌器中心取得最大值，在结晶器出口处由于没有了铜管的屏蔽作用而出现回增现象；在水平方向上随着距圆心距离的增加而增大。(3)磁感应强度与电流强度为线性增加关系。当电流频率为2．5Hz时，电流强度每增加100A，搅拌器中心位置的磁感应强度约增加12mT。切向电磁力与电流强度为近似抛物线增加关系。(4)磁感应强度与电流频率为线性减小关系。当电流强度为400A时，电流频率每增加1Hz，搅拌器中心位置的磁感应强度约减小6．8mT。切向电磁力随着

7、电流频率的增加呈先增大后减小的趋势，在频率为8．0Hz时达到最大值。利用CFX软件建立电磁搅拌圆坯结晶器流场的计算模型，将电磁场模拟得到的电磁力的时均值作为方程式源项加入到动量方程中，求解获得流场的分布规律以及不同工艺参数对其的影响机理。结果表明：(1)无电磁搅拌时，钢液在水平方向上流速很小，搅拌器中心水平面的最大流速仅为0．010m／s。在轴线方向上，形成简单的一次流模式。(2)有电磁搅拌时，钢液在水平方向上呈漩涡状流动，切向速度在距圆心135mm位置处达到最大，而后由于壁面效应迅速减小，当电流强度为400A、电流频率为2。5Hz时，切向速度的最大值为0．560m／s

8、。在轴线方向上，则形成一个特殊的二次流模式。(3)随着电流强度的增加，切向速度增大，主环流区位置提高，下环流区域的范围增大；随着电流频率的增加，流场的变化规律与电流强度增加时相同；拉速对切向速度的影响较小，但提高拉速会使钢液的初始速度增大，主环流区位置下降，下环流区域的范围缩小。．T¨一万方数据东北大学硕士学位论文摘要根据数值模拟得到的合理工艺参数的范围，在目前现有工艺条件的基础上，针对工业现场结晶器电磁搅拌的工艺参数进行优化试验，并对不同试验参数下圆坯的低倍质量进行检测，结果表明：(1)与电流频率相比，电流强度对中心等轴晶率的影响更加显