电磁软接触连铸高频磁场的数值模拟

以经典电磁场理论为依据,利用有限元软件ANSYS建立了电磁软接触连铸高频磁场计算的数学物理模型。用小线圈法实测了线圈内磁感应强度的分布,并将实测值与计算值进行比较,验证了模型的有效性。通过计算,分析了割缝结晶器内磁感应强度分布的不均匀性以及感应线圈匝间距对结晶器内磁感应强度分布的影响。结果表明：切缝对结晶器中半径小于25mm范围的影响很小,使接近结晶器壁处圆周上磁感应强度分布的不均匀性较大;减小线圈匝间距可以提高结晶器内磁感应强度,线圈匝间距以5～10mm为宜。     

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。     

铝合金扁锭电磁连铸结晶器内磁感应强度的分布

用特斯拉计测量了电磁连铸铝合金扁锭结晶器内的磁感应强度.实验结果表明,结晶器内同一高度平面上磁感应强度在角部处最大,短边中心次之,长边中心磁场较短边中心处稍弱,平面中心处最小;沿高度方向上各点磁感应强度在感应线圈高度的1/2处附近达到最大值.感应线圈上表面的磁场较小,中心平面内的磁场较大,磁感应强度的大小和分布情况能够满足软接触电磁连铸的要求.中心平面的磁场分布规律较好而且磁场分布均匀,这样更有利于软接触的实现.各点的磁感应强度均随电流的增大而增大.     

矩形软接触结晶器内磁场分布的实验研究

研究了不同条件下矩形软接触结晶器内的电磁场分布规律。结果表明，矩形软接触电磁连铸结晶器角部存在明显的磁场叠加现象；沿结晶器窄面的磁场分布比较均匀，而宽面上的磁场分布均匀性较差，通过合理布置切缝，可提高软接触结晶器内的磁感应强度和磁场分布的均匀性，宽面上的切缝应采用不均匀方式布置，可在宽面中心位置附近布置相对较多的切缝，在矩形软接触结晶器角部不布置切缝，磁感应强度的最大值出现在线圈中心偏上位置附近，随感应线圈上升，该最大值增大，其位置上移，将线圈靠近结晶器入口安装，有助于均匀周向磁场，在线圈中心位置附近的磁感应强度分布较均匀，实际浇铸过程中，应将液面控制在线圈高度中心与线圈顶端位置之间。     

软接触结晶器内电磁场分布的数值模拟研究

采用互感耦合模型计算了软接触结晶器内的电磁场分布，讨论了结晶器开缝数，电源频率，功率以及感应线圈与结昌器相对位置对磁场分布的影响，结果表明：增加开缝数提高了结晶器透磁性，增大了磁感应强度，磁感应强度随电源频率的增加而减小，随功率加而增大，磁感应强度的最大值在轴线上随感应线圈位置上升而增大且位置上移，在结晶器附随感一圈与结晶器之间的模向距离增大而减小。计算结果与试验结果基本吻合，因此该模型可以用来模拟接触结晶器内的电磁场分布情况。     

软接触结晶器结构对磁场分布影响的研究

试验研究了软接触电磁连铸结晶器内的磁场分布规律,考察了开缝数、切缝宽度以及感应线圈对结晶器的相对高度对磁场的影响。试验结果表明：增加开缝数不但提高了结晶器的透磁性,而且使磁场沿圆周方向的分布更加均匀,但降低了磁场沿轴向和径向分布的均匀性;开缝宽度对开缝处的轴向磁场影响较大,对其他位置处磁场的影响不明显;轴线上磁感应强度的最大值及其位置随感应线圈的上升而增大且位置上移。     

激励线圈匝数对软接触结晶器内磁场和电磁压力的影响

通过建立软接触电磁连铸结晶器内电磁场计算的三维有限元数学模型,模拟分析了高频磁场激励线圈匝数在2～5匝变化,对切缝结晶器内磁感应强度和电磁压力分布的影响。结果表明,线圈匝数变化不会改变结晶器内磁感应强度和电磁压力的分布特征;沿结晶器高度方向上,磁感应强度和电磁压力都在钢液面下5～6 mm位置出现峰值;在周向上,切缝处的磁感应强度和电磁压力值高于分瓣体中心处。随线圈匝数增加,结晶器内磁感应强度和电磁压力的数值均明显增加,但其分布的不均匀性也随之加剧,因此线圈匝数存在最优值,取3匝或4匝是比较合理的。     

圆坯电磁软接触连铸系统能耗和磁场特性的模拟

建立了电磁软接触连铸系统能耗分析模型,采用有限单元法,数值模拟了电磁软接触连铸结晶器内的磁场特性和系统功率分布,讨论了频率和线圈电流强度对磁场分布和系统功耗的影响。结果表明,在中间切缝结晶器连铸系统中有59%~65%的电能损失在了结晶器中;铸坯外表面纵向上的最大磁感应强度出现在液面以下5.5mm附近;结晶器内的磁感应强度与线圈电流成正比;在频率为10kHz~100kHz范围内,增加频率,结晶器内的磁感应强度逐渐降低;线圈电流强度不影响磁场的周向均匀性,在频率为20kHz时,磁场周向均匀性较好;系统能耗与线圈电流的平方成正比,频率增加,系统能耗显著增大,相同磁感应强度下,50kHz时所需系统功率为20kHz时的165%。对于178mm圆坯电磁软接触连铸系统,建议采用20kHz的频率。     

铝合金电磁连铸技术的基础研究

研究在冷坩埚式结晶器外施加中频电磁场对铝合金连续铸造铸锭表面品质的影响，通过测量结晶器内的磁场分布确定了铝合金电磁连铸的基本工艺参数；研究结果表明，采用在结晶器壁开缝的方法可以有效的提高结晶器内的磁感应强度；当本工艺开缝数在12－18年条件下，磁场分布基本均匀，施加中频电磁场可有效地消除偏析瘤，明显地改善连铸坯的表面品质。     

电磁连铸铝合金扁锭结晶器内磁场的改善

用特斯拉计测量了电磁连铸铝合金扁锭结晶器内的磁感应强度,发现与只有感应线圈的情况相比,结晶器内的磁场严重衰弱,不能满足软接触电磁连铸的要求,其原因是结晶器铝壁的磁导率较小,造成电磁场的涡流损耗,导致结晶器内的磁场衰弱.硅钢片导磁性优良,将其布置在感应线圈周围,可以降低结晶器内磁路的磁阻,使大部分磁力线形成回路,从而减少磁场衰弱,提高结晶器内的磁感应强度.硅钢片在结晶器内的最佳布置情况为:在线圈底部和侧面都放置硅钢片,其中侧面放置6片,厚度为1.8 mm,与线圈距离为8.5 mm.     

连续铸钢技术的发展

结合中国连铸发展情况对世界连铸发展作了简要回顾，并较为详细地介绍近年来发展起来的近科形连铸。     

无柱状晶钢坯的连铸技术——半固态连铸

无柱状晶钢坯连铸技术是现代连铸技术的一个新发展，所得钢坯具有优异的成形加工性能。其基本过程包括合金熔炼，预结晶器预热，熔体搅拌和振动，凝固拉坯等基本环节。论述半固态连铸的基本概念，目前的应用，坯料的组织和性能以及今后的发展方向。     

铜电磁连铸的数值计算

为了研制高致密度铜坯，应用电磁连铸工艺于铜圆坯连铸，探索电磁连铸技术在铜连铸上的可行性，通过改变电流和频率，以便找出其对磁场分布的影响。对空载下圆坯结晶器内的磁场进行了测量和分析，并此由得到了源电流对磁场分布的影响。同时采用有限元法ＡＮＳＹＳ商业软件求解，为进一步发展研究建立了一定的基础。     

略论薄板坯连铸工艺特点和连铸连轧问题

概述近年来连铸技术的发展趋势，着重分析了薄板坯连铸的工艺特点，讨论了发展薄板坯连铸连轧工艺的必然性及有关连铸连轧的衔接，采用紧凑式精轧机组等问题。     

双辊式薄带连铸工艺研究

进行了双辊法薄带连铸的试验研究。阐述了双辊连铸机浇注系统的研究结果、工艺参数对连铸的影响，以及18—8不锈钢薄带坯的凝固组织和冷轧特性，该工作为薄带连铸的中间生产机组的研究奠定了基础。     

铁合金连铸连破技术研究

回顾了国内外铁合金成型方法和存在的问题,在不同工艺参数（频率1-2Hz、振幅0．8—6．0mm、拉速0,2—1．0m／min）、拉拔辊压力和两种引锭杆直径下进行了高碳锰铁和锰硅合金的连铸试验;两种合金的连铸成功率分别达到了96％和78％。试验表明：锰硅合金因其高温强度低、磨擦系数大,加之拉拔时铸坯轴心与结晶器轴心的偏离是导致难于拉拔的重要原因。     

世界连铸技术的主要发展

本文叙述了二十世纪80年代以来,世界传统连铸技术进入工业成熟期的主要发展动向。简要介绍了连铸在下一世纪的主要研究课题——连铸自动化、机械化及接近最终产品形状的连铸的目前进展情况。     

铜包铝气压连铸成形工艺

在自制的铜包铝气压连铸成形设备上,成功地连铸出内径为8mm,铜层厚度为2mm的小尺寸铜包铝双金属连铸复合棒坯。复合棒坯连续稳定,表面质量良好。经扫描电镜观察和剪切强度测试,发现铜包覆层厚度均匀,内部铜铝界面形成具有一定厚度的扩散边界,内外层金属实现了有效结合。经过后续拉拔加工,成功制备出外径为0.95mm的铜包铝复合线材,经测试,其退火后的抗拉强度,伸长率和电阻率分别为208.43MPa,13.44%,2.454×10-6Ω·cm。     

美国动力钢公司（SDI）的第二代薄板坯短流程生产厂

概述美国SDI公司建设第二代薄板坯短流程生产厂的设备和生产情况，介绍其四期工程的概况，该生产厂最终将具250万t钢／a的生产能力，具有比纽柯公司更大的竞争力和力争更高的劳动生产力。     

薄板坯连铸连轧技术发展现状

根据国内外薄板坯连铸连轧技术的发展和特点，结合首钢机电公司制造三套薄板坯连铸机的经验，对中、薄板坯连铸连轧技术的发展趋势进行了展望。