电磁控制下结晶器内流谱和夹杂轨迹的数值预测

对直线电磁铁作用下板坯连铸机结晶器内磁场、钢液流谱和夹杂物运动轨迹进行数值预测,并提出用壁面承受的剪应力的最大差值来标定液流对结晶器窄面凝固壳的冲击强度。结果表明,采用电磁控制(EMB)时,结晶器内的钢液流谱能被有效地控制,水口钢液射流对结晶壁的冲击可大大减弱,源电流强度和线圈安放位置是决定控制效果的关键因素.     

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。     

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     

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。     

高拉速时连铸结晶器内钢液湍流场及其电磁控制研究

利用数学模型结合低熔点金属合金模型试验研究全幅二段恒稳磁场控制结晶器内气液两相流场和夹杂物粒子的运动轨迹。结果表明,水口喷吹氩气结合施加恒稳磁场的作用,同时达到控制结晶器内弯月面波动、获得活塞流和抑制后凝固区偏析的目的。氩气喷吹和磁场共同作用既能保持液面稳定又能避免凝结发生。吹入氩气能增加夹杂物的去除率。施加磁场时,夹杂物运动速度明显降低．夹杂物的富集率降低。     

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。     

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。     

Numerical Analysis of Electromagnetic Field and Flow Field in High Casting Speed Slab Continuous Casting Mold With Traveling Magnetic Field

 A three-dimensional mathematical model for describing the electromagnetic field and flow field of molten steel in high casting speed slab continuous casting mold with electromagnetic level stabilizer (EMLS) system was developed, in which the effects of current intensity and frequency on the electromagnetic field and flow field were considered. Simulation results indicate that the electromagnetic force (EMF) along the mold width direction presents the centre-symmetric double-peak parabola distribution. The EMLS system leads to the flow velocity of molten steel decreases, especially near the free surface. Both the EMF increases with the current intensity and frequency (in the range of optimum frequency value), so the flow velocity of molten steel in the mold decreases obviously. As the current intensity increases from 800 A to 1000 A, the maximum free surface velocity decreases from 0.515 m/s without magnetic field to 0.155 m/s and 0.12 m/s, respectively. While the current frequency increases from 2 Hz to 6 Hz, the maximum surface velocity decreases from 0.177 m/s to 0.101m/s. The molten steel flow in mold is influenced obviously by the current intensity and frequency.     

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

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

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。     

连铸结晶器内钢液流动、凝固和夹杂物的分布

 建立并求解动量、热量和质量传输耦合模型,研究了连铸结晶器内钢液流动、传热、凝固、溶质输送和夹杂碰撞长大行为。数值结果表明,受钢液流动的影响,在连铸机内钢液温度、碳浓度和夹杂物的空间分布与钢水流动特征相似,也可分为上下两个循环区。但是其分布具有各自的特点。在涡心处,钢液温度较低,碳浓度较高,夹杂物体积浓度和数量密度较低。在弯月面处,钢液温度较低,碳浓度较高,夹杂物的体积浓度和数量密度较低。在结晶器出口处的凝固坯壳内,夹杂物的浓度和数量密度分布极不均匀,存在阶跃现象,这与冲击点处凝固坯壳的重熔有关。     

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。     

FTSC薄板坯连铸结晶器流场数值模拟

利用商业软件GAMBIT和FLUENT，针对FTSC薄板坯连铸结晶器，建立三维有限体积模型，用来描述结晶器内钢液流动特征。在此基础上，分析了浸入深度、拉坯速度以及水口倾角等参数对结晶器流场的影响，为FTSC薄板坯连铸结晶器相适应的浸入式水口结构尺寸优化提供参考。     

双条型磁极对连铸结晶器内钢液流动特性的影响

在可实现振动、水冷及拉坯的连铸模拟装置上,采用双条型磁极,分别用低熔点Pb-Sn-Bi合金和硅油模拟钢液和保护渣,对连铸结晶器内的液态金属的流动特性进行了实验研究.研究结果表明:双条型磁极的作用使连铸结晶器内的液态金属中产生了环形电流,能有效地抑制水口出流速度,消除和削弱水口出流对初生坯壳的冲刷;能够有效地抑制弯月面波动.但当磁场强度增大到一定程度时,磁场的作用效果增加不明显.     

方坯连铸结晶器内钢液三维流场的数值模拟

针对方坯连铸结晶器内钢液的流动特征，建立三维有限差分模型，利用商业软件PHOENICS对方坯连铸结晶器内钢液流动进行数值模拟。通过计算，分析了直筒型浸入式水口插入深度对结晶器内钢液流场的影响，认为150mm的插入深度是较合理的设计方案。     

连续铸钢过程中结晶器的传热研究

 为了研究结晶器内壁温度的分布,设计了模拟结晶器工作过程的实验装置,并进行了实验。实验结果表明,结晶器内壁温度趋近于冷却水温度。基于实验,推导了结晶器边界等效导热系数。该系数用于解决金属和冷却水之间的传热,即反映结晶器的传热能力。用等效导热系数处理结晶器的边界传热,对包括结晶器在内的连铸凝固进程温度场进行数值模拟既简单又方便,并且计算结果与实验结果符合。还讨论了拉坯速度和冷却水流量对结晶器温度场的影响。     

薄板坯连铸结晶器流场模拟和验证

针对薄板坯连铸结晶器内钢液的流动特征,利用有限差分方法对薄板坯结晶器内钢液的流动进行了模拟,建立了结晶器内三维流动的数学模型,模拟了复杂水口结构对结晶器中钢液流动的影响。通过水力学模拟对流场模拟进行了验证。结果表明：流场模拟能够准确反映具有复杂水口结构特点的结晶器中的流动现象。     

软接触结晶器电磁连铸技术研究现状

 从磁场分布和结晶器设计、磁场对铸坯表面质量改善的机理、电磁场作用下结晶器内弯月面的行为、磁场施加方式的演变等几个方面,综合论述了软接触结晶器电磁连铸技术的发展现状,并指出了该技术未来发展过程中值得注意的几个方面。     

高拉速厚板坯连铸结晶器流场影响因素的模拟研究

运用数值模拟研究方法,研究高拉速厚板坯连铸结晶器流场的影响因素;研究浸入式水口结构、水口控流方式、水口出口角度、水口浸入深度、结晶器宽度、结晶器厚度、吹氩等因素对结晶器流场、液面流速以及初生坯壳的影响.结果表明在高拉速下,结晶器的流场不稳定因素增多,工艺参数对结晶器流场的影响因数增加.在高拉速下结晶器流场流速高,液面波动大,液钢流束冲击深度大,势必造成产品质量的下降趋势,因此高拉速厚板坯连铸过程必须采用电磁制动或流场控制技术,降低高流速带来的不利影响;水口结构与结晶器规格最优化与匹配能得到适宜的结晶器流场;同时发现高拉速钢液流束对结晶器初生坯壳的影响严重,是高拉速漏钢率高的直接原因之一.     

软接触结晶器电磁连铸技术的发展

介绍了软接触结晶器电磁连铸技术的基本原理，评述了该技术的发展过程，分析了在该技术研究中尚需解决的问题。作者认为，对于该技术的基本原理和规律的研究已较充分，但仍存在某些关键技术问题有待解决，为使该技术实用化，应加强此方面的研究。