Distribution of Magnetic Flux Density in Soft-Contact EMCC Rectangular Mold

The distribution of the magnetic flux density in a soft-contact electromagnetic continuous casting （EMCC） rectangular mold was investigated. The experimental results show that with an increase in electric power, the magnetic flux density increases. The position where the maximum magnetic flux density appears will shift up when the coil moves to the top of the mold. At the same time, the maximum magnetic flux density will increase and the effective acting range of electromagnetic pressure will widen. As a result, in practice, the coil should be placed near the top part of the mold. The meniscus should be controlled near the top part of the coil, as this not only remarkably improves the billet surface quality but also saves energy. With the same electric power input, the higher the frequency, the lower the magnetic flux density.     

电磁软接触方坯连铸实验研究

简要介绍了软接触电磁连铸技术的原理,分别从电源功率、结晶器切缝形式、弯月面位置、线圈匝数四个方面阐述了其对结晶器内磁感应强度和作用范围的影响,在此基础上进行了Sn-10%Pb合金和0.8%C钢拉坯实验,结果表明铸坯表面质量明显改善,振痕为传统连铸的10%,角部裂纹消失.     

圆坯电磁软接触连铸结晶器高频磁场分布

通过实验检测和数值模拟方法研究圆坯电磁结晶器切缝形式、切缝宽度、切缝数量及切缝长度对圆坯电磁软接触结晶器内高频磁场分布的影响,为软接触结晶器优化设计提供磁场理论依据.结果表明:切缝数增加可提高透磁性和均匀性;增大缝宽对透磁性影响不明显,但降低均匀性;缝长只在一定范围内对透磁性有影响.     

钢的软接触电磁连铸技术的研究进展

钢的软接触电磁连铸技术(SoftContactElectromagneticContinuousCasting)是利用高频交变电磁场在结晶器内铸坯初始凝固区施加电磁压力来减少钢液与结晶器壁的接触压力,从而减小结晶器振动对铸坯表面质量的影响,降低拉坯阻力和减弱初始凝固点的传热来提高铸坯表面质量。分析了实现钢的软接触电磁连铸在结晶器结构、材质以及电磁场参数等方面需要解决的问题,并介绍了该技术的最新研究成果:高频调幅磁场及无结晶器振动的电磁连铸技术。     

圆坯中频电磁软接触结晶器内磁场分布实验研究

为了研究中频电磁软接触连铸结晶器内磁场分布,通过实验的方法测量出不同电参数和工艺参数下圆坯中频电磁软接触连铸结晶器内磁感应强度的分布情况。实验结果表明:结晶器内磁感应强度随着功率和感应线圈电流的增加而增加;相同功率时随着电源频率的增加先增大后减小,相同电流时随着频率的增加而增加,但是增幅却在减小;在本实验中,相同功率下频率为2500 Hz时产生的磁感应强度最大;随着自由液面的下降,结晶器内磁感应强度先增大后减小,并且当自由液面位于感应线圈的中心高度时磁感应强度达到最大。     

圆坯中频电磁软接触连铸结晶器内磁场分布数值模拟

 用数值模拟方法研究了圆坯中频电磁软接触连铸结晶器内磁场分布,讨论改变结晶器结构参数、工艺参数和电参数等因素对结晶器内磁场的影响。结果表明,结晶器内磁场强度在结晶器高度方向上先增大再减小,在感应线圈中心偏下处,磁感应强度达最大;综合考虑结晶器结构和透磁性,切缝宽度选为05 mm,切缝数为8;当自由液面位于感应线圈的中心位置时能获得最大的磁感应强度;随着电流和频率的增加,结晶器内磁感应强度也随着增加。     

圆坯钢电磁软接触连铸的实验研究

为确定工业实验基本参数,对电磁软接触连铸结晶器进行了优化设计计算,设计制作了φ100 mm圆坯电磁软接触连铸结晶器,利用Sn-Pb-Bi合金实验研究了结晶器内的弯月面行为,并进行了w(C)为0.22%钢坯的电磁软接触连铸实验。结果表明,电磁软接触连铸结晶器内磁场和弯月面变形具有不均匀性,切缝数为12时,磁场周向分布和弯月面变形较均匀。输入功率增加,弯月面高度增高,液面波动加剧。对于100 mm圆坯电磁软接触连铸系统,功率可控制在50~60 kW左右。实际应用中,浇注液面应控制在线圈中心偏上位置。较低的电源频率可获得较高的弯月面,频率应控制在20 kHz左右,可获得较高的周向均匀的磁场。获得了表面质量改善的电磁软接触连铸钢坯。随功率增加,铸坯表面依次会出现环状振痕、无振痕和波纹状振痕等3种振痕形态。     

电磁制动对镀锡板高拉速结晶器内流场的影响

 为了实现镀锡板高拉速生产,采用数学模型和工业试验研究了在FC(电磁制动)结晶器条件下水口角度、水口插入深度、拉速及磁场强度对结晶器流场特征的影响。研究结果表明,随着水口角度、插入深度和拉速的增加,下磁场作用区域靠近窄面的钢液受到的电磁力明显增大,水口下方的磁场可有效地减小水口出口射流对窄面的冲刷;在工业试验中发现,施加磁场后水口两侧钢液面流速对称性得到改善,钢液面轮廓较平稳,当BU(上磁场强度)为0.5BL(下磁场强度)时液位波动最小;夹杂物明显降低,边部大于10 μm夹杂物数量密度从0.134 降低到0.079 个/mm2,1/4处夹杂物数量密度从0.129 降低到0.074 个/mm2,宽度中心处数量密度从0.100 降低到 0.073 个/mm2;凝固钩的长度和深度都有明显的降低作用,平均深度从2.3 降低到1.7 mm,平均长度从2.3 降低到2.0 mm,适合的电磁制动参数可以抑制凝固钩的生长。通过优化FC结晶器参数,氧化铝类缺陷降低约77.8%,保护渣类缺陷降低约82.6%,并且在工业上实现了拉速为2.0 m/min的常态化生产。     

静磁场控制板坯连铸结晶器液面波动

 用Pb Sn Bi低熔点合金进行了热模拟实验,研究了在静磁场作用下板坯连铸结晶器内的液面波动行为。实验结果表明可应用静磁场控制结晶器内金属液面的波动,且磁场对表面波动的抑制作用有一最佳值,即磁感应强度为05 T时液面平均波动最小。为此,为了减少由于液面波动引起的连铸板坯中的卷渣缺陷,有必要在一定的浇铸条件下优化磁感应强度。吹入氩气加剧了表面波动,且随着氩气流量的增加扰动加大。施加电磁制动能够使吹入氩气引起的液面波动受到显著的抑制。     

电磁软接触结晶器内钢液面高度对磁场分布的影响

利用有限元软件ANSYS对软接触电磁连铸结晶器内磁场进行三维数值模拟,分析了结晶器内钢液面高度对磁场及电磁力分布的影响.结果表明:钢液使得磁感应强度集中在钢液的侧表面;当钢液面低于线圈上沿时,钢液中磁感应强度的最大值出现在钢液上表面附近,并沿拉坯方向逐渐递减;当钢液面高于线圈上沿时,随着钢液面的升高磁感应强度的最大值向线圈中部移动;钢液侧表面所受电磁力的分布趋势与磁感应强度的分布趋势基本一致.     

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...     

线材水平电磁连铸过程中磁场分布的数值模拟

针对线材电磁水平连铸过程中磁场分布问题，建立了二维轴对称有限元模型。利用ANSYS软件包进行划分网格及计算，模拟出了磁场在连铸结晶器区域的分布。研究了磁场频率对金属熔体内磁感应强度及洛仑兹力的影响。计算结果表明：随着频率的增大，磁感应强度减小，洛仑兹力先增大后减小且其作用范围逐渐集中于熔体表面区域。     

方坯软接触电磁连铸结晶器内钢液磁场分布数学模型

通过构建方坯软接触电磁连铸结晶器内钢液磁场分布的数学模型,研究了钢液内磁场分布不均的特性,模拟了结晶器内不同切缝形式、磁场频率及液面高度等参数在渣膜存在的条件下对结晶器内钢液磁场分布的影响规律,并进行了模型验证.结果表明,铜壁对磁场的反射作用导致了切缝内的磁场叠加现象.渣膜的存在有利于改善钢液内磁场的均匀性.切缝应设计...     

电磁制动下结晶器内流体流动行为的数值研究

 数值模拟了在电磁制动作用下结晶器内金属液的流动行为,并研究了诸如磁感应强度,水口出口角度和磁场位置等各种操作条件对电磁制动效果的影响。数值模拟结果表明：应用电磁制动使结晶器内的流场有很大的改变。施加0.5 T的磁场使结晶器内金属液的表面流速最小,这一计算结果与实验结果十分吻合。为此,应用磁场对结晶器内的流场进行控制,有必要在一定的浇注条件下优化磁感应强度的大小。当磁感应强度、拉坯速度和水口出口角度一定时,磁场位置与水口浸入深度之比有一最佳值,可达到理想的电磁制动效果。     

Numerical Analysis of the Influences of Operational Parameters on the Braking Effect of EMBr in a CSP Funnel-Type Mold

A three-dimensional mathematical model of the magnetic field, flow field, and temperature field in a 1500 mm × 90 mm CSP funnel-type mold is used to numerically study the effect of an electromagnetic brake (EMBr) on flow and heat transfer behavior of molten steel. A number of effects of EMBr on the flow pattern and temperature distribution of molten steel are simulated. The jet flow discharge from the submerged entry nozzle (SEN) is significantly suppressed. In addition, heat transfer in the upper part of the mold increases under the influence of EMBr, which can improve the mobility of liquid steel at the meniscus and achieve low superheat casting. The relations between casting speed and magnetic flux density, and between SEN submergence depth and the installation position of the EMBr device, are taken into account to study the effects of braking on molten steel. The results show that the braking effect is weakened with an increase in either the casting speed or the SEN submergence depth. In order to insure the efficient and stable operation of a continuous casting production, the magnetic flux density should be increased by approximately 0.1 T when the casting speed increases by 1 m/min. In addition, an optimal braking effect for molten steel can be obtained when the distance between the bottom of the nozzle and the upper surface of the EMBr device is 100 mm.     

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。     

Solidification in Soft-Contact Continuous Casting Mold with Alternating Electromagnetic Field

Ａｓａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ,ｓｏｆｔ ｃｏｎｔａｃｔｅｌｅｃｔｒｏ ｍａｇｎｅｔｉｃｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｃａｓｔｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓｒｅｃｅｎｔｌｙｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｔｈｅｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｃａｓｔｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｔｏｃｏｎ ｔｒｏｌｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｑｕａｌｉｔｙｏｆｂｉｌｌｅｔ[1,2 ] .Ｔｈｅｈｉｇｈｆｒｅｑｕｅｎｃｙｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄｉｓｕｓｅｄｍａｉｎｌｙｔｏｃｏｎｆｉｎｅｔ…     

Effects of Electromagnetic Brake,Mold Curvature and Slide Gate on Fluid Flow of Steel in a Slab Mold

The influence of mold curvature, slide gate and magnetic forces on the steel flow in a slab mold was studied with a 3‐D mathematical model. The slide gate application induces a biased flow toward the mold side where its opening is located in the submerged entry nozzle (SEN). Turbulence and asymmetry of flows are more intense in a curved mold than in a straight mold. The effect of an electromagnetic brake (EMBr), located in the discharging ports to control flow turbulence, is only appreciable when magnetic flux density is higher than 0.1 T. The magnetic flux density does not affect the velocity profile in the discharging ports in the SEN because its construction material is insulated. Increasing the magnetic flux density leads to a decrease of the discharging jets angle and to the elimination of the two upper roll flows. The use of the EMBr in a curved mold equipped with a slide gate eliminates the meniscus velocity spikes observed in the mold corners. These results help to demonstrate that EMBr eliminates the asymmetry in a curved mold even under the excessive turbulent conditions existing in curved continuous casting molds.     

复合电磁场对连铸结晶器弯月面金属液运动 行为及铸坯质量的影响

为了获得高质量的连铸坯 ,提出了在连铸结晶器外施加复合电磁场的电磁铸造方法。规范和测定了冷坩埚式铜铸型内复合电磁场的分布 ;采用低熔点金属镓和 Sn- 4.5 % Pb合金模拟高熔点钢 ,研究了在水冷铜铸型外施加复合电磁场对结晶器弯月面处金属液运动行为及铸坯质量的影响。实验结果表明 :复合电磁场能够有效地抑制结晶器弯月面处金属液波动变形 ,并改善铸坯的表面质量。随着搅拌线圈磁通密度的增加 ,铸坯的凝固组织由柱状晶转变为等轴晶 ,使晶粒得到细化     

双辊薄带连铸电磁侧封磁场的计算与分析

电磁侧封是双辊薄带连铸工艺中新兴的侧封技术其关键是电磁装置的设计,以在适熔池侧部获得足够大而且分布合理的电磁场.本文利用2D模型计算了电磁侧封装置产生的磁场,分析了电流、线圈、铁芯、辊环、气隙对磁场的影响规律.结果表明:影响磁场的因素按影响程度从大到小排列依次为:辊环磁导率、线圈匝数、磁头间距(气隙宽度)、电流密度、磁头宽度.除磁头间距外,各因素对磁场的影响基本呈线性.因此辊环的设计、线圈匝数与电流是增大侧封磁场的主要途径.