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。     

结晶器电磁搅拌改善重轨钢连铸坯内部质量的试验研究

针对攀钢大方坯连铸机投产初期重轨钢连铸电磁搅拌冶金效果不明显的问题,开展了优化重轨钢连铸结晶器电磁搅拌工艺参数的现场试验,对比研究了电磁搅拌电流对重轨钢铸坯中心疏松、中心偏析、等轴晶率等内部质量的影响,制定了满足攀钢重轨钢连铸工艺要求的电磁搅拌工艺制度.生产应用表明,重轨钢连铸坯内部质量明显提高,铸坯中心区等轴晶率由18.8%增至36.2%,中心疏松≤1.5级,中心偏析≤1.0级,中心缩孔≤1.0级,连铸坯轧成重轨的内部质量和力学性能能够满足时速350 km高速铁路用钢轨的要求.     

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。     

大方坯连铸结晶器电磁搅拌的数值模拟

对大方坯连铸结晶器电磁搅拌过程的流场和温度场进行了数值模拟,并讨论了搅拌强度对流场和温度场的影响。结果表明：在结晶器电磁搅拌下,搅拌器区域的钢液变为水平旋转,使从水口向下吐出的钢水与向上回流的钢水流股相冲突,流股侵入深度变浅,从而使轴向温度迅速降低,径向温度升高,提高了热区位置,有利于传热;搅拌强度越大,钢水的二次流现象越明显,热区位置越高。     

重轨钢连铸结晶器电磁搅拌技术应用研究

针对大方坯连铸机投产初期重轨钢连铸电磁搅拌冶金效果不明显的问题,开展了优化重轨钢连铸结晶器电磁搅拌工艺参数的现场试验,对比研究了电磁搅拌电流强度对重轨钢铸坯中心疏松、中心偏析、等轴晶率等内部质量的影响,制定了满足攀钢重轨钢连铸工艺要求的电磁搅拌工艺制度.生产应用表明,重轨钢连铸坯内部质量明显提高,铸坯中心区等轴晶率由18.8%增至36.2%,中心疏松≤1.5级,中心偏析≤1.0级,中心缩孔≤1.0级,中心碳偏析指数≤1.05,连铸坯轧成重轨的内部质量和力学性能能够满足350 km/h高速铁路用钢轨的要求.     

结晶器电磁搅拌对轴承钢大方坯碳偏析的影响

针对南钢大方坯连铸机轴承钢连铸电磁搅拌冶金效果不明显的问题,开展了优化轴承钢连铸结晶器电磁搅拌工艺参数的试验,对不同电磁搅拌参数及搅拌方式下铸坯和轧材碳偏析进行了研究。结果表明:大方坯心部和边部均为负偏析,1/4处为正偏析,320 mm×480 mm大方坯碳偏析指数基本在0.87～1.05,轧材碳偏析指数基本在0.94～1.03;正反交替的电磁搅拌有利于降低碳偏析,电磁搅拌的电流参数较大时,心部的负偏析较严重,随着搅拌电流的增大,产生的白亮带向铸坯中心移动并且白亮带宽度增大;轴承钢铸坯中的碳偏析会遗传到轧材上。     

电磁场对软接触结晶器内钢液流动的影响

采用非交错网格和适体坐标方法数值模拟了电磁场对软接触结晶器内钢液流动的影响规律。讨论了感应线圈电流强度和电源频率等因素的影响。结果表明：电磁力能加强地晶器上部熔池的搅拌强度，并在上部区域形成一明显的回流区，同时还能减小射流的渗入深度;加大电流强度，能加强钢液的回流和对钢液的搅拌，减小射流深入深度。但电流强度有一个最佳控制范围；增加电源频率，射流渗入深度增大，弯月面附近的紊动能和钢液速度提高。电源频率应控制在20kHz左右。     

结晶器电磁搅拌器结构对大方坯内部质量的影响

为改善攀钢2#大方坯连铸机结晶器电磁搅拌的冶金效果,开展了改进连铸结晶器电磁搅拌器结构的现场试验.通过增大连铸结晶器电磁搅拌器外径和高度,减小电磁搅拌器内径,增加电磁搅拌器线圈匝数,结晶器区域电磁感应强度由29.5 mT增至57.2 mT,铸坯中心疏松≤1.0级的比例由90.72%增至96.85%,铸坯无中心缩孔的比例由90.72%增至94.87%,无中心裂纹的比例由61.56%增至72.65%,铸坯中心碳偏析指数由1.10～1.16降至1.05～1.08.     

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。     

搅拌器的结构参数对钢液内电磁场和流场分布的影响

利用ANSYS5．6软件对单侧线性电磁搅拌作用下钢液内的电磁场分布和流场分布进行了数值模拟，分析了搅拌器的结构参数对钢液流动状况的影响，结果表明，在搅拌器长度，线圈匝数及电流强度均相同的条件下，采用集中绕组的搅拌器所产生的电磁场最弱，而重叠绕组搅拌器和克兰姆绕组搅拌器的电磁利用率较高，所产生的磁场强度越大，钢液的流动速度和紊流动能均较大；此外，尽管磁轭不影响电磁场的分布趋势，但却显影响磁场强度的大小，所以，在数值模拟中应当考虑磁轭的存在，当搅拌器极距和其它参数一定时，增加搅拌器长度有利于扩大搅拌的作用范围，但对提高搅拌无明显效果，在搅拌器长度和其它参数一定的情况下，增大搅拌器的极距却不影响搅拌的作用范围，但却使搅拌强度明显提高。     

连铸结晶器电磁搅拌对夹杂物的影响

在连铸过程中 ,夹杂物对钢的质量有着重要影响。本文分析了结晶器电磁搅拌对夹杂物的作用机理 ,简要叙述了结晶器电磁搅拌对铸坯内夹杂物含量、大小、分布及其形态的影响     

水口类型对大方坯结晶器内钢水流动与凝固行为的影响

采用数值计算方法对比研究了直通式、4分径向以及新型4分切向水口对大方坯连铸结晶器内钢水流动与凝固行为的影响.结果表明,当前常用的直通式水口对坯壳无冲击,利于坯壳均匀生长,但钢水冲击深度大,易在弯月面处形成死区,不利于大方坯内部及表面质量的提高;改用4分水口浇铸时,结晶器宽、窄面冲击区附近都会出现不同程度的坯壳厚度零增长...     

Finite Element Analysis of 3-D Electromagnetic Field in Bloom Continuous Casting Mold

Three-dimensional finite element model of electromagnetic stirrer was built to predict magnetic field in a bloom continuous casting mold for steel during operation.The effects of current intensity,current frequency,and mold copper plate thickness on the magnetic field distribution in the mold were investigated.The results show that the magnetic induction intensity increases linearly with the increase in current intensity and decreases with the increase in current frequency.Increasing current intensity and frequency is available in increasing the electromagnetic force.The Joule heat decreases gradually from surface to center of bloom,and a maximum Joule heat can be found on corner of bloom.The prediction of magnetic induction intensity is in good agreement with the measured values.     

大方坯末端电磁搅拌试验研究

对280 mm×380 mm大方坯连铸凝固末端的最佳电磁搅拌频率进行了模拟。结果表明,在拉坯速度为0.7 m/min的条件下,凝固末端的最佳搅拌频率为4~8 Hz。在此范围内,随着频率的增加,液芯处的最大磁感应强度逐渐降低,最大电磁力逐渐增加。工业生产结果也表明,此频率范围的应用明显减轻了C元素的偏析程度。     

圆坯中频电磁软接触连铸结晶器内钢液流动的数值模拟

采用有限元方法模拟了中频电磁场对软接触结晶器内钢液流动的影响规律,讨论感应线圈电流强度和电源频率等因素对结晶器内钢液流动的影响。结果表明：电磁力能加强结晶器内上半部熔池的搅拌强度,并在弯月面区域形成一明显的回流区,同时还能减小钢液射流的渗入深度;增大电流强度,能加强钢液的回流和对钢液的搅拌,减小射流渗入深度,同时也加剧了钢液自由表面的波动,因而电流强度有一个最佳的控制范围;增加电源频率时,射流的渗入深度变化不大,但弯月面附近钢液的紊动能和速度都有所提高,综合考量,本研究中将频率控制在2500 Hz左右。