电磁搅拌结晶器钢液流场和温度场模拟仿真

建立了360 mm×450 mm方坯连铸结晶器电磁搅拌作用下结晶器内钢液流场和温度场的三维数学模型,并应用模型分析了结晶器内钢液流场、温度场的分布特征。结果表明,采用电磁搅拌后,从浸入式水口流出的钢水在电磁搅拌的有效区由垂直向下转变为水平旋转,形成旋转流动的主流区,且在主流区上方的钢水形成由中心向下和由凝固面一侧向上的环流,在主流区下方的钢水形成由凝固面一侧向下和由中心向上的环流。同时,钢水在电磁搅拌作用下流动方向由垂直向下变为水平旋转,使从浸入式水口流出的过热钢水的侵入深度变浅,轴向温度迅速降低,而径向温度升高,凝固前沿的温度梯度增大,有利于传热和促进凝固坯壳的均匀生长。     

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.     

280 mm×380 mm方坯连铸结晶器电磁搅拌数值模拟

根据麦克斯韦电磁理论,建立了280 mm×380 mm方坯连铸结晶器电磁搅拌的数学模型,并应用模型分析了结晶器内电磁场、电磁力的分布特征,以及电磁搅拌电流强度、频率等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;电磁搅拌所产生的磁感应强度的大小与搅拌电流大小成线性关系,而在低频率搅拌条件下频率的大小对电磁搅拌强度的影响较小.     

新型结晶器内流场及温度场数值模拟

 为降低700 mm×700 mm特大方坯连铸机高度,保证大方坯的顺利生产,提出一种内置冷却器的结晶器技术,即“回”字形结晶器。利用计算流体动力学（CFD）软件FLUENT对此结晶器内钢水流场及温度进行模拟,对无内冷却器偏转水口注流结晶器、无内冷却器四孔水口注流结晶器内流场及“回”字形注流结晶器流场、温度场进行研究,表明“回”字形结晶器可以形成水平旋流、均匀钢水成分及坯壳生长、降低钢水冲击深度,部分达到电磁搅拌（M-EMS）的冶金效果,温度场模拟结果表明出口坯壳厚度达到49 mm,满足工艺要求。     

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。     

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。     

结晶器电磁搅拌对圆坯质量影响的研究

通过数值模拟计算了马钢圆坯连铸（断面尺寸为Ф450mm）电磁搅拌参数对磁场分布的影响,并通过生产试验研究了电磁搅拌参数对铸坯质量的影响。模拟计算表明,结晶器磁场强度随着搅拌电流的增加而增大,电流不变时,频率越小,磁场强度越大。现场试验表明,采用电磁搅拌能有效改善铸坯低倍组织,搅拌电流越大,铸坯中心等轴晶比率越高;电磁搅拌还能有效改善铸坯疏松和中心偏析状况。选择合适的电磁搅拌参数可以获得良好的铸坯质量。     

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...