局部高频磁场作用下金属液面变形和波动行为

提出一种约束控制金属鼓包变形的新方法,研究线圈结构参数和电参数对电磁力分布规律的影响以及局部高频交变磁场作用下金属液面的变形和波动规律。结果表明:线圈结构参数决定电磁力的分布方式及分布范围,合理设计线圈结构可得到理想的电磁力分布规律;电参数对金属液内部电磁力的大小均有影响,但电流强度起主导作用;在局部交变磁场作用下,静止的金属液面会发生变形,液面的形状与电磁力的分布形式相同。交变磁场自身会引起液面波动,波动较弱,电流强度达到1400 A,最大波动幅度在±0.8 mm以内;高频磁场作用于金属液面鼓包变形处时,液面波动和鼓包高度明显减弱,液面趋于平缓稳定。     

高频电磁场作用下矩形软接触结晶器内金属液面行为的实验研究

利用Sn-Pb—Bi合金研究了高频磁场作用下262 mm×84 mm矩形软接触结晶器内的金属液面行为．结果表明, 金属液面的形状在软接触结晶器的切缝、分瓣体、角部以及宽面和窄面等处存在明显的不均匀性;在角部和切缝处金属液面凸起较大．通过减少角部切缝、周向上不均匀布置切缝的措施,可以改善金属液面变化的不均匀性．当金属初始液位处于线圈高度的中心偏上位置时,高频磁场作用下的金属液面凸起较高,三相点下移较深,且弯月面变形越平直．将液面控制在位于线圈中心偏上位置附近,可达到节约电能和提高铸坯表面质量的目的．实验结果还表明,增加电源功率可显著提高金属液面的高度,弯月面凸起增强, 但功率过高时,金属液面波动加剧．不同材质和结构的结晶器对应不同的最佳功率范围．     

圆坯中频电磁软接触连铸结晶器内弯月面研究

以低熔点合金Sn-32%Pb-52%Bi作为钢液的模拟介质进行静态热模拟实验,研究在不同工艺参数下圆坯电磁软接触连铸结晶器内弯月面的变化规律.实验结果表明:圆坯中频电磁软接触结晶器内弯月面的变形沿周向上具有均匀性,在分瓣体中心处和切缝处弯月面高度相当,分瓣体中心处弯月面高度较切缝处稍低;随着电源功率增大,弯月面高度增大,弯月面波动加剧,这不利于获得表面质量良好的连铸坯,因此,在本研究的工况下将功率控制在30 kW左右;当初始液面在线圈中心位置时,弯月面的高度最高,在拉坯过程中将自由液面控制在线圈中心高度附近;随着频率的增加,弯月面的高度几乎成线性关系减小,但弯月面区域的波动减小,在综合考虑弯月面高度和波动的前提下,实验使用的频率为2 500Hz.     

圆坯中频电磁软接触连铸结晶器内弯月面行为的研究

以低熔点合金Sn-32Pb-52Bi作为钢液的模拟介质进行静态热模拟试验,研究频率为1 500 Hz下不同液位、功率等参数下圆坯中频电磁软接触连铸结晶器内弯月面行为的变化规律.结果表明,中频感应电源产生的中频磁场相对于高频磁场具有较强的渗透能力,所以很容易通过分瓣体结晶器的切缝处而作用到液态金属上,并且只需要较小功率就能获得与高频磁场较大功率下的弯月面高度;随着电源功率的增加,弯月面高度也随着增大,同时也加剧了金属液表面的波动;试验时将线圈位置尽量靠近结晶器口部位置安装,有利于弯月面形变的增大和弯月面稳定性的增强;在浇注拉坯时应使浇注液面尽可能的控制在感应线圈高度中心偏下的位置.     

软接触电磁连铸结晶器内磁场分布与弯月面行为

通过实验测试和数值模拟的方法研究两段式软接触电磁连铸无缝结晶器结构、线圈位置、电源功率以及弯月面位置等因素对结晶器内高频磁场分布的影响。并采用Sn作为钢液的模拟工质测量了不同实验条件下两段式结晶器内的弯月面高度。研究结果表明:两段式结晶器的透磁效果随着结晶器上半段厚度的减薄而提高;增加电源功率时,可以增大高频磁场在铸坯初始凝固区域的强度及作用范围,有利于弯月面的形成;线圈位置越靠上,越有利于磁感应强度透过结晶器,有助于弯月面高度的增大;当金属液面位于感应线圈高度中心与线圈顶端位置之间时,高频磁场作用于初始凝固区域的有效作用较强,可产生较大的电磁压力,有助于获得高表面质量的铸坯。     

薄带双辊连铸水口电磁制动的实验模拟

为控制薄带双辊连铸结晶器内金属液面的波动,提出了水口电磁制动（N-EMBr）设想,通过在水口区域施加稳恒磁场与直流电流,减缓水口金属液对双辊熔池的冲击文中对熔池液面的波动情况进行了实验模拟;观测了有无电磁制动及不同水口浸入深度等条件下熔池液面的波动情况,并测量了水口金属液冲击力的相对变化。结果显示,随输入电流增大,水口出量减小,双辊结晶器内液面波动幅度和频率降低,熔池液面趋于平稳,这表明水口电磁制动可望有效抑制熔池液面波动,为解决薄带双辊连铸结晶器内金属液的布流和流动控制问题,提供一种可选择的方法。     

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。     

交流电磁场作用下液体金属液面稳定性的研究

为了控制电磁铸造过程中液体金属液面的稳定性 ,借助于激光测量传感器研究低熔点伍德合金在 2 5 0 0Hz交变电磁场作用下液面波动情况及液面形状 ;通过实验发现 ,电磁场作用下沿液面半径方向各点的波动规律相似 ,当金属液面与感应线圈上平面平齐 ,并且施加适当功率的电磁场时 ,能获得更好的液面形状 ,并使液面波动更平缓。     

电磁制动对连铸结晶器内流体流动的影响

用Pb-Sn-Bi低熔点合金模拟研究了电磁制动对连铸结晶器内液面波动、弯月面温度和氩气泡漂浮分布的影响.实验结果表明,当磁场为0.5 T时液面的平均波动最小.根据相似原理可推得,应用到实际连铸机抑制结晶器液面波动的最佳磁感应强度为0.36 T.为防止水口堵塞而吹入的氩气主要在水口附近向上漂浮,对弯月面产生很强的扰动.电磁制动改变了氩气向上漂浮的轨迹,加强了气泡在水口和结晶器窄面之间的漂浮,使氩气泡在结晶器宽度方向上的漂浮分布更均匀,减小了水口附近由于大量气泡上浮对液面的扰动.自由液面处最大气体通量减小,从而减小了卷渣发生的可能性.     

复合电磁场作用下连铸金属液弯月面运动规律的热模拟研究

采用Wood alloy作为钢液的模拟工质,研究了复合电磁场作用下连铸结晶器内弯月面运动的变化规律。结果表明：（1）施加复合电磁场不仅能够有效地控制由于结晶器内电磁搅拌导致得弯月面运动,而且能够实现弯月面与结晶器壁的分离,形成具有一定高度的悬浮液柱,使得弯月面的稳定性得到提高;（2）两个感应线圈的工作位置对弯月面形状有很大的影响。就本实验装置系统而言,搅拌线圈中心面位于液面下部20mm左右时液面凹陷深度最大;金属液面控制在高频线圈中心面附近时可获得最大的接触角。