第二代电磁制动技术

80年代初,瑞典ABB公司的前身ASEA公司与川崎钢铁公司合作开发出第一代结晶器电磁制动技术。这种技术使钢水在结晶器内的流动分布趋于最佳,因而使板坯质量大幅度提高。然而当铸速提高后,这种优势就不     

电磁环境下板坯结晶器内钢水流场的数值模拟

以2150mm板坯连铸机为研究对象,在商业软件CFX平台上对结晶器内钢水流动和液面波动过程进行了静态电磁场下的数值模拟与分析,重点研究了两种环境(有电磁制动与无电磁制动)下钢水流动状态的变化,对电磁环境下结晶器内钢水流动做出了较为详细的预报。     

控制结晶器内钢水流动方式的直流磁场

钢水在注入结晶器的过程中,会将结晶器保护渣和分散的非金属夹杂带人弯月面下液相穴底部,进而影响连铸坯质量并阻碍高速连铸技术的发展。为了解决这个问题,新日本钢铁公司已开发出新的减缓结晶器内钢水流速的电磁制动(ElectromagneticBrake,EMB)技术。     

板坯连铸结晶器电磁控制流动技术

板坯连铸实践表明,结晶器内钢水流动对铸坯质量和产品质量产生重大影响,控制结晶器内钢水流动已成为生产高质量产品和提高生产率的重要技术手段.综述了三类板坯连铸结晶器电磁控制流动(控流)技术的基本内容,对每类电磁控流技术,着重介绍了其配置和电磁力特征、冶金机理和冶金效果及其对最终产品质量的影响等.     

EMBr对高拉速薄板坯钢水动态行为影响的模拟

在高拉速薄板坯的生产工艺研究中,结晶器内钢水流场是决定坯壳均匀性、液面卷渣概率等铸坯质量问题的关键因素。EMBr能够显著改变钢水流场,是改善这些问题的关键工艺技术。因此,对结晶器内钢水流场的模拟、分析与优化是必不可少的工作。以往的研究中,相关的数据与理论指导较少,针对薄板坯无头轧制产线,高拉速连铸机的分析与研究更鲜有报道。因此基于该高拉速连铸机,采用数值模拟方法获得了结晶器内不同电磁制动电流强度的磁感强度分布。采用电磁与多相流耦合模式,针对不同磁感强度条件下的结晶器钢水流场分布与液面形貌进行了仿真模拟,并分析了电磁制动对液面波动的影响。结果表明,基于固定的工况环境,电磁制动电流值为175 A时钢水流场分布均匀,钢水液面流速相对最低,最高流速约为0.6 m/s,同时液面高度差与剪切角相对最小。该条件最有利于减少因坯壳不均或液面卷渣造成铸坯缺陷的概率。电流值225 A相比125 A时,钢水液面位置磁感强度仅提高0.02 T,液面到达稳定时间仅缩短约1 s。因此存在综合评判下的最优电流值。     

连铸结晶器中应用电磁制动技术

现下建造的连铸机几乎都配有一定形式的电磁搅拌。最新的电磁搅拌技术的应用是结晶器中的电磁制动。这种新发明利用了直流电磁场对钢水的阻尼作用。当直流电磁场置于钢流的垂直方向时，结晶器中钢流速度被减慢。钢流速度的减慢对防止夹杂物卷入弯月液面下新坯壳中非常重要，尤其是在高速连铸时。所登的直流电磁场也把钢流细分成许多细小射流，使刚进入的钢水与结晶器周围较冷的纲液更地好混合。新日铁正在开发连铸结晶器中的水平磁场制动（LMF），在结晶器宽度方向施以一水平磁场，使制动置于浸入式水口的下方，能抑制涡流流入和切断钢流…     

板坯连铸结晶器电磁制动技术

结合济钢一炼４号板坯连铸机的实际与已研究开发的结晶器局部区域电磁制动技术,在数值模拟的基础上,开发成功分体式电磁制动器和分层式结晶器水箱等成套技术,这是现有铸机采用电磁制动技术的是一个成功的途径。性能测试和在线工业试验表明,电磁制动装置的各项性能和使用效果是良好的。     

电磁制动下薄板坯结晶器内钢液流动优化

电磁制动对结晶器内钢液流动具有显著影响,为明确电磁力对高拉速薄板坯结晶器内流场分布的影响规律,建立了薄板坯电磁连铸结晶器内钢液流动的三维数学模型,利用数值计算方法研究磁场与流场耦合对钢液的流动影响。模拟结果表明,五段式电磁制动技术产生的恒稳磁场可以显著抑制钢液湍流流动,降低弯月面波动,且具有稳定钢渣界面的作用;通过研究高拉速与制动力的产生关系,揭示了由线圈产生的磁感应强度与不同拉速的匹配程度。     

用多模式电磁搅拌控制结晶器内的钢水流动型式

传统板坯结晶器内的钢水有多种流动型式:双环流、单环流和持续不稳定流动.后二者对钢质量有害,前者对钢质量有利.用多模式电磁搅拌器(MMEMS)控制钢水流动型式.     

低拉速板坯结晶器自由液面控流的数值模拟

基于流体力学,利用Fluent软件建立了连铸结晶器内钢水流动的三维数学模型,采用k-ε双方程高雷诺数湍流模型对板坯结晶器内的流场进行了模拟,研究了低拉速时结晶器控流装置对不同结构参数的水口条件下自由液面流场及温度场的影响。结果表明,结晶器流动控制装置(MFCD)对结晶器自由液面的影响与浸入式水口结构有关;1号水口条件下MFCD的加入可以降低自由液面的湍动能,2号水口条件下MFCD的加入增加了自由液面的湍动能。结晶器流动控制装置(插入深度50mm、100mm)并不适用于低拉速(0.55m/min)条件下的板坯连铸。     

结晶器电磁制动钢液流场数值模拟

建立了连铸结晶器内电磁制动过程的三维数学模型,采用一种改进的交错网格方法来模拟耦合的电磁场和流场.结果表明,电磁制动能明显减缓钢水主流股的流速,缓解对铸坯窄面的冲击,有效地抑制表面波动,减小钢水的冲击深度;磁场和流场的相互作用程度直接影响电磁制动效果.     

电磁制动下板坯结晶器内金属流动的物理模拟

以水银为实验工质,通过物理模拟考察板坯连铸电磁制动时,电磁场对结晶器内液态金属流动的影响规律。采用超声波多普勒测速仪测量了结晶器上部磁场B1=0、0.18、0.36 T和0.5 T,结晶器下部磁场B2=0.5 T情况下,板坯结晶器(模型)内水银的流速分布,考察了磁场强度对结晶器内及液面处金属流动,及其对结晶器窄壁的冲刷作用等的影响。实验结果表明,板坯连铸时,对于抑制液面波动的结晶器上部磁场应选择较低的磁场强度,而用于实现钢水稳定和形成活塞流的结晶器下部磁场,则应选择高的磁场强度。在本文实验条件下,磁场匹配关系B1=0.18 T、B2=0.5 T时,结晶器内的金属流场较为理想,表现为届时既可控制液面波动,又能使结晶器下部的金属流动基本实现活塞流。     

板坯连铸过程应用立式电磁制动技术的模拟研究

提出了一种应用于板坯连铸过程的新型电磁制动技术即立式电磁制动技术,利用Ansys和Fluent软件建立了描述立式电磁制动板坯连铸过程三维磁场和流场计算模型,研究了立式电磁制动磁感应强度分布规律和结晶器内流速变化。结果表明,立式电磁制动技术产生的恒稳磁场可以有效覆盖接近窄面的、自由表面到主射流冲击点高度范围内的钢水,磁感应强度主要集中在磁极覆盖区域,磁极覆盖区域外形成一个磁感应强度逐渐衰减的磁场分布;应用立式电磁制动技术后水口出流的冲击速度、自由表面钢水流速和下回流区冲击深度明显减小,有助于减少卷渣、防止漏钢和促进夹杂物的上浮,提高铸坯的质量,说明立式电磁制动冶金效果良好。     

FC Mold Ⅱ电磁制动中磁场匹配对金属液流影响

通过物理模拟实验研究板坯连铸流动控制结晶器（flow control moldⅡ,即FC MoldⅡ）电磁制动过程中,磁场强度和分布对结晶器内金属液流动的影响规律.实验中,以水银为模拟工质,在模型拉速为0.41,0.52和0.82 m/min（分别相当于生产拉速1.00,1.30和2.00 m/min）,电磁制动的上区磁场强度B₁=0.18,0.36和0.50 T,下区磁场保持B₂=0.50 T不变的匹配（组合）条件下,考察结晶器（模型）内的水银流态和流速分布,并以此分析上、下区磁场强度匹配（组合）对水口出流、液面流动以及结晶器窄面模壁所受冲刷等的影响规律.结果表明,在上述拉速条件下,FC MoldⅡ电磁制动的上、下区磁场强度匹配关系,分别取B₁/B₂=0.36,0.72和1.00时,结晶器中金属液的制动效果最好.     

生产高清洁度钢水的磁流体力学技术

本文综述了生产高清洁度钢水的一些磁流体力学技术，包括钢包精炼的电磁搅拌，离心分离型中间罐，中间罐通道式感应加热，结晶器电磁制动，结晶器电磁稳流和电磁加速等等，着重描述了其技术特征和夹杂物的去除机制。工业应用表明，这些磁流体力学技术对生产高清洁度钢水和高质量的最终产品都具有良好的效果。     

电磁制动技术的发展及在板坯连铸结晶器中的应用

总结了板坯连铸结晶器中电磁制动技术的发展、研究状况以及冶金效果。电磁制动技术可以控制结晶器内钢液的流动、稳定弯月面、减少卷渣现象,有利于结晶器内夹杂物的上浮及去除,从而提高铸坯的质量,且为提高铸坯拉速创造了条件。结果表明电磁制动的影响因素有板坯宽度、浇注速度、浸入式水口（SEN）的形状等。     

板坯连铸结晶器内全幅两段电磁制动弯月面形状的数值模拟

本文建立了全幅两段磁场结晶器钢水流动模型,采用‘Simple’算法,进行钢水流动及弯月面形状的数值模拟。计算结果表明,全幅两段磁场可以有效地制动高速流股,使钢水形成均匀的活塞式流动;并且有效地控制弯月面的波高,从而改善板坯质量并提高拉速。     

电磁制动对宽板坯高拉速结晶器内流场的影响

以Fluent6.3为计算平台,采用数值模拟方法研究了电磁制动不同参数下宽板坯高拉速结晶器内的流场。结果表明,电磁制动可有效控制结晶器内钢液的流动,改变钢液的流动方向,改善钢液上下环流区的分配率。在静磁场作用下,上部环流区的流动增强,下部环流区流动减弱,自由液面的波动减轻。     

用偏心隔板改善小方坯连铸机中间包钢水的流动

在多流连铸机中 ,钢水是由中间包分配到不同的结晶器中。虽然人们认为中间包应该均匀地将钢水分配到各个结晶器 ,但实际上不同水口处钢水温度和钢水驻留时间也不同 ,从而影响钢水的质量和可浇铸性。印度杜尔加布尔钢厂使用 6流的小方坯连铸机 ,该连铸机的中间包有 6个水口。生产中发现 ,中间 (靠近冲击区 )的水口容易发生漏钢 ,而边上的水口又容易发生堵塞。为了解决这些问题 ,在比例为 1∶2的水力学模型中进行了水模试验 ,通过试用各种流动控制装置 ,结果发现使用隔板能使中间包内钢水流动最佳化。根据水模试验的结果 ,设计和生产了陶瓷隔…     

连铸电磁冶金技术：第五讲：板坯连铸结晶器电磁搅拌技术

1 板坯连铸结晶器电磁搅拌的目的连铸实践表明,结晶器内的钢水流动在很大程度上影响着板坯内夹杂物的行为,支配着夹杂物和气泡的上浮分离;弯月面附近的流动又支配着保护渣的卷吸、熔融及铺展,因此,控制结晶器内流动的两个概念是: ·必须防止从浸入式水口吐出的向下流股侵入液相穴太深; ·必须稳定弯月面,降低沿弯月面上升的反转