360 mm×450 mm方坯连铸结晶器电磁搅拌的数值模拟

根据麦克斯韦电磁理论,建立了360 mm ×450 mm方坯连铸结晶器电磁旋转搅拌的数学模型,分析了结晶器内电磁场、电磁力的分布特征以及电流(300～700 A)、搅拌频率(2.0～3.0 Hz)对电磁场和电磁力的影响.结果表明,旋转磁场在结晶器搅拌区域内产生电磁力,使钢液在水平方向形成旋转流动;磁感应强度与搅拌电流成线性关系,在低频率搅拌条件下频率对电磁搅拌强度的影响较小.     

360mm×450mm方坯连铸结晶器电磁搅拌的数值模拟

根据麦克斯韦电磁理论,建立了360mm×450mm方坯连铸结晶器电磁旋转搅拌的数学模型,分析了结晶器内电磁场、电磁力的分布特征以及电流（300～700A）、搅拌频率（2．0～3．0Hz）对电磁场和电磁力的影响。结果表明,旋转磁场在结晶器搅拌区域内产生电磁力,使钢液在水平方向形成旋转流动;磁感应强度与搅拌电流成线性关系,在低频率搅拌条件下频率对电磁搅拌强度的影响较小。     

160 mm x 160 mm连铸坯结晶器电磁搅拌对钢液流场影响的数值模拟

采用数值模拟方法对比研究了160 mm×160 mm铸坯电磁搅拌参数对钢液搅动和结晶器内流场的影响。结果表明,在频率(1.0～5.0 Hz)条件下,磁感应强度随着频率的增大而减小,且变化量较大。钢液内电磁力沿圆周方向对称分布。在电流(200～500 A)条件下,磁感应强度随着电流的增大而增大。结晶器内半径方向上电磁力波动较大,存在多个波峰,波峰最大的位置都在距结晶器铜管15 mm处,与搅拌电流的大小无关,电磁力随电流的增大而增大。小方坯结晶器电磁搅拌频率应控制在3～4.5 Hz,电流大小应控制在300～500 A。     

350 mm×470 mm大方坯结晶器电磁搅拌参数优化

对350 mm×470 mm大方坯结晶器电磁搅拌的空载磁场进行了在线测量,获得了结晶器内磁感应强度分布规律。根据磁场测量结果计算了凝固前沿的电磁力及钢水流动速度,并分析了电磁搅拌参数对钢水流动速度的影响,确定了搅拌电流和频率的范围。由42CrMo钢现场实验的结果得出,当结晶器电磁搅拌电流为150 A,频率为2.5 Hz时,铸坯横断面的最大碳含量的偏差为±0.01%,带状偏析基本消除,铸坯内部质量明显改进。     

Φ150 mm圆坯结晶器电磁搅拌数值模拟研究

以结晶器电磁搅拌器为研究对象,建立了Φ150 mm断面结晶器电磁搅拌过程的电磁场与流场耦合的三维数学模型,并采用有限元软件进行求解。分别模拟不同条件下的结晶器电磁搅拌电流和不同电磁搅拌频率作用下钢液在结晶器内流动状态的规律。研究结果表明:随搅拌电流的增大,钢液的切向流速增加,上部环流区缩短,下部旋转流动区域上移并扩大,搅拌电流和频率对钢液流动的影响相反;在电磁搅拌过程中,电磁搅拌使结晶器内钢液产生旋转流动阻止过热钢液下移,减弱冲击深度,使热区明显的上移。     

软接触结晶器电磁场数学模型

从Maxwell方程出发,通过对电磁场进行理论分析,得到软接触结晶器电磁场的分布计算,进而可以计算出电磁场在结晶器内的衰减规律、电磁力及电磁压力的大小,并以此建立软接触结晶器电磁场作用的数学模型。研究结果认为:电磁场在不同介质中会呈指数衰减,且磁场频率越大衰减速度越快;电磁力大小与频率密切相关,频率越大导体单位体积受到的电磁力越大,且电导率越大,相同频率下受到的电磁力较大;电磁压力在不同导体介质中的衰减规律基本一致,随着频率的增大电磁压力衰减速度增大,当电导率较小时,电磁压力衰减相对减缓。     

方坯连铸结晶器电磁搅拌的数值模拟

根据麦克斯韦电磁理论,利用有限元分析软件ANSYS对240 mm×280 mm方坯结晶器电磁搅拌的磁场进行数值模拟。分析电流强度、电流频率及结晶器铜管等对搅拌器内磁场分布的影响,得到了磁场特性与电磁搅拌参数的关系。研究结果表明:旋转磁场在结晶器搅拌区域内产生旋转电磁力,使钢液在水平方向形成旋转流动;磁感应强度随电流强度的增大呈线性递增;在低频搅拌条件下频率对电磁搅拌强度的影响较小,而铜管厚度对磁场强度影响较大;模拟结果与实测结果基本吻合。     

大方坯连铸M-EMS参数对磁场和流场分布的影响

采用数值模拟与现场实测相结合的方法,对大方坯结晶器电磁搅拌(M-EMS)过程进行了耦合数值模拟,研究了电磁搅拌参数及结晶器铜管厚度对钢液磁场和流场分布的影响。结果表明:当其他参数不变时,磁感应强度、电磁力和流速随着电流的增大而增加。磁感应强度随频率增加而减小,电磁力和流速随频率的增加而增大;且随着频率的增加,最大磁感应强度、电磁力和流速的变化值减小。对于连铸470mm×350mm大方坯,电磁搅拌电流和频率分别为550A和2Hz,结晶器铜板厚度为35mm时,能起到良好的电磁搅拌效果。     

380mm×280mm大方坯连铸结晶器电磁搅拌的数值模拟

利用有限元分析软件,建立了380 mm×280 mm大方坯结晶器电磁搅拌的三维数学模型,系统研究了电磁搅拌工艺参数(电流250～500 A,频率1.5～3.0 Hz,结晶器铜板厚度34～40 mm)对结晶器内电磁场的分布影响。结果表明,结晶器内磁感应强度沿铸流轴向呈"两端小、中间大"分布;电流从350 A增大到500 A,搅拌器中心的磁感应强度呈线性递增;频率由1.5Hz增大到3.0Hz,搅拌器中心磁感应强度仅减小0.001 5 T;随着结晶器铜板厚度的增大,铸坯宽面、窄面和角部的磁感应强度都减小。在实际连铸U71Mn重轨钢中,电流应该维持在400 A以上。     

电磁搅拌对特大方坯结晶器内流场及温度场影响

以某厂断面为410 mm × 530 mm的特大方坯结晶器为原型,利用ANSYS有限元软件建立三维数值模型,研究电磁搅拌对结晶器流场及温度场的影响。施加电磁搅拌后,钢液受到径向电磁力,液面呈现旋转流动趋势。结晶器内钢液最大切向速度随着电流的增加而增大,随着频率的增加而减小。电磁搅拌的电流大小由0 增加到500 A时,液面波动由1.21 mm增加到4.35 mm。电磁搅拌能够使钢水的高温区局限于连铸结晶器上部,钢水温度更加均匀。同时钢液的水平旋流能够抑制初生坯壳的生长,降低坯壳的生长速度,使结晶器出口处坯壳厚度变薄。综合分析,该厂在实际生产时合理的电磁搅拌的电流大小应为400 A,频率为1.5 Hz,此时钢渣液面波动约为2.73 mm,温度场较为均匀。      

小方坯连铸结晶器电磁搅拌的数值模拟

借助有限元分析软件ANSYS,对150mm×150mm小方坯连铸结晶器电磁搅拌在电流为150A,频率变化情况下的钢液内部磁感应强度和电磁力进行了数值分析,并分析了结晶器厚度对钢液内部磁场的影响以及不同时刻钢液内部电磁力的分布。模拟结果表明,在结晶器电磁搅拌时,同一个断面上,4个角部的磁感应强度最大;随着频率的增加,钢液内部磁感应强度降低,钢液边部电磁力在4~5Hz时最大;钢液内部的电磁力在1个周期的不同时刻,形成了同一个方向的力偶,在这个力偶的作用下,完成了对钢液的搅拌;结晶器厚度对钢液内部磁场影响很大,厚度增加,钢液内部磁感应强度降低。     

大方坯结晶器电磁搅拌参数对磁场分布的影响

采用有限元软件,研究了连铸470mm×350mm大方坯结晶器电磁搅拌电流和频率对磁感应和电磁力分布的影响,并与实测数值进行了对比.研究表明,磁场模拟结果与现场实测数据一致.电磁力在大方坯水平截面上呈周向分布.当电流相同时,随着频率的增加,磁感应强度减小.电磁力随着频率的增加而增加,且随着频率的增加,最大电磁力增加量减小...     

小方坯结晶器电磁搅拌模拟研究

以小方坯结晶器电磁搅拌为研究对象,利用ANSYS有限元分析软件建立了小方坯结晶器电磁搅拌的三维数学模型。讨论了不同工艺参数下,电磁感应强度及电磁力的大小和分布规律。结果表明:结晶器铜管温度对结晶器电磁感应强度有明显的影响;在搅拌器中心轴线方向,电磁感应强度呈现"中间大,两头小"的分布规律,而在搅拌器中心横截面径向方向,电磁感应强度和电磁力都呈现"中间小,两头大"的分布规律;当频率一定时,电磁感应强度以及电磁力都随着电流的增大而增大;当电流强度一定时,电磁感应强度随着频率的增大而减小,而电磁力随着频率的增大而增大。     

GCr15钢大方坯结晶器电磁搅拌工艺参数优化研究

摘要：为明确不同电磁搅拌条件对结晶器内钢液流动、传热行为的影响规律,对现场大方坯连铸结晶器电磁搅拌工艺参数的配置提供依据,采用ANSYS Fluent及Maxwell研究了320mm×280mm断面GCr15高碳轴承钢连铸过程中结晶器电磁搅拌工艺参数对结晶器内钢液温度场、磁场特性、注流冲击深度及液面波动的影响规律。研究结果表明,在M-EMS作用下,结晶器内钢液温度的耗散明显优于无电磁场作用工况,有利于改善结晶器内温度均匀性。注流的冲击深度随电流强度的增大而降低,而频率改变对钢液冲击深度影响不明显。当电磁搅拌电流强度一定时,随着搅拌频率增加,液面波动趋于平缓;当搅拌频率一定时,随着电流强度增加,液面波动变剧烈。对于320mm×280mm断面GCr15高碳轴承钢不同工艺进行工业试验,只改变结晶器电磁搅拌参数,从300A/2Hz调整到350A/3Hz,铸坯横截面中心碳偏析指数从1.06降低到1.01,铸坯纵截面中心碳偏析指数的平均值从0.98升至0.99,适合该钢种结晶器电磁搅拌工艺参数为350A/3Hz。     

Φ380 mm 40Cr钢连铸圆坯结晶器电磁搅拌器电流参数优化

为研究Φ380 mm合金结构钢40Cr连铸圆坯生产过程中采用的结晶器电磁搅拌技术对铸坯质量的影响,对结晶器电磁搅拌器(M-EMS)进行磁感应强度检测,并研究电磁搅拌器磁场分布规律以及不同电流参数下对连铸大圆坯质量的影响。试验结果表明,结晶器电磁搅拌电流和频率分别为300 A、2.5 Hz时,Φ380 mm 40Cr钢连铸圆坯中心碳偏析指数可稳定控制在1.05以下。     

电磁搅拌作用下连铸结晶器内液面波动行为

电磁搅拌对连铸结晶器内钢液液面波动有重要的影响。以某钢厂直径为250 mm 连铸圆坯结晶器及电磁搅拌器的相关参数为原型,采用湍流模型与多相流模型相结合的方法对电磁搅拌作用下连铸结晶器内钢液液面波动行为进行研究,分析了电磁搅拌作用下钢液液面产生变化的成因。研究结果表明：电磁搅拌作用下钢液液面呈旋转抛物面,与无电磁搅拌作用下的液面截然不同;电磁搅拌作用下钢液液面波动实质上是电磁搅拌电磁力作用的结果。水口附近液面波动会随着电磁搅拌强度的增大而增强,达到一定值时出现卷渣现象。在实际生产过程中,为获得较好的搅拌效果,应考虑结晶器内的液面波动及卷渣行为。     

电磁搅拌对大方坯结晶器流场和液面波动的影响

针对260 mm×300 mm大方坯结晶器,采用有限元和有限体积法相结合的方法研究了电磁搅拌对结晶器流场和液面波动的影响.磁场模拟结果与现场实测数据一致.电磁搅拌使结晶器内钢液在水平截面呈旋转流动,在纵截面上形成两对回流方向相反的环流区,最大切向速度随电流和频率的增加而增大,结晶器自由液面的波动随电流和频率的增加而加剧.对于260 mm×300 mm大方坯轴承钢连铸,合理的结晶器电磁搅拌电流和频率分别是300 A和3 Hz.      

小方坯凝固末端电磁搅拌的磁场数值模拟

 利用ANSYS软件对160 mm×160 mm小方坯凝固末端电磁搅拌器所产生的电磁场分布进行了模拟。计算了小方坯内部磁场分布情况,同时计算出在不同搅拌电流条件下的铸坯凝固末端凝固前沿钢液液芯所受的电磁力与钢液的转速。结果表明,铸坯凝固前沿磁感应强度、电磁力及钢液转速均随着搅拌电流的增加而增大。结合实际生产情况,确定凝固末端液芯半径为175 mm,电磁搅拌频率为6 Hz时,最佳搅拌电流为400 A,此状态下凝固前沿由电磁力引起的钢液最大转速为12 r/s。     

软接触结晶器连铸实验与电磁场分析

软接触结晶器连铸准三维电磁场数值模拟,结合锡等低熔点金属的软接触连铸实验,分析了软接触结晶器连铸中电磁场频率及感应圈电流等与铸坯表面磁感应强度、电磁力及电磁压力的关系。     

连铸结晶器电磁搅拌磁场及钢液流场模拟

 建立了大方坯连铸结晶器电磁搅拌条件下电磁场及钢液流场数学模型,开发了相应的Visual Cast仿真软件,并应用软件模拟分析了大方坯连铸结晶器内磁场、电磁力分布及双侧孔浸入式水口条件下结晶器内钢液流场的分布特征。结果表明,结晶器内磁场分布均匀,并沿横断面水平旋转,电磁力的旋转周期为磁场旋转周期的一半。电磁搅拌改变了结晶器内流场形态,减小回流区和冲击深度,有利于促进钢液中非金属夹杂物上浮排除,提高大方坯洁净度。