圆坯连铸结晶器电磁搅拌电磁场、流场的数值模拟

对圆坯连铸结晶器电磁搅拌电磁场及流场进行了数值模拟.分析了不同搅拌频率对结晶器内电磁场及流场分布的影响,得出了电磁场及流场特性与搅拌频率的关系.研究表明搅拌频率的变化对电磁场及流场的影响比较大,采用合适的电磁搅拌频率可以在连铸坯内获得较大的电磁搅拌强度.     

中间包冶金新技术——离心流动中间包

基于电磁搅拌技术的离心流动中间包对分离夹杂物以满足高效连铸时对钢水清洁度的要求具有十分重要的作用.对离心流动中间包的基本构成、工作原理、冶金效果及工业应用效果分别进行了阐述,说明了离心流动中间包对洁净钢水、提高铸坯及成品材表面质量具有良好的效果.     

帘线钢82B小方坯电磁搅拌结晶器多场传输行为

连铸电磁搅拌结晶器内钢液流动、传热、传质和凝固行为十分复杂且对铸坯质量影响巨大,为了进一步揭示电磁搅拌结晶器内多物理场传输行为及其相互影响规律,建立了电磁场作用下三维多物理场耦合连铸凝固模型,模拟研究了结晶器电磁搅拌对帘线钢82B小方坯连铸过程的影响。结果表明,随着搅拌电流强度增大,钢液流动加强;结晶器出口附近铸坯中心纵向流速先减小,进而流速反向,之后反向的流速增大,促进热量散失,加剧了小方坯皮下负偏析,同时促进了钢液池溶质浓度提高。当搅拌电流为280 A时,搅拌器中心铸坯横截面上最大切向速度达到0.23 m/s,距离弯月面1.5 m位置,负偏析低谷碳的质量分数为0.706%,铸坯中心碳的质量分数达到了0.872%。     

电磁搅拌对不锈钢铸坯质量的影响研究

在工业试验条件下研究了低频旋转型电磁搅拌对奥氏体不锈钢及马氏体不锈钢连铸坯凝固组织的影响.结果表明:在低频电磁场合适的电磁搅拌参数作用下,不锈钢宏观组织及表面质量得到了明显改善,铸坯的柱状晶和等轴晶得到了显著的细化,消除了穿晶现象,中心缩孔、中心疏松明显降低;马氏体不锈钢铸坯中心等轴晶率平均达到了50%,最高达57%,中心疏松均在1.5级以下,中心缩孔90%在1.0级内.多次试验发现,不锈钢铸坯所需的搅拌强度应高于一般钢种.这为电磁搅拌在生产应用中工艺参数的优化及设计提供了一定的依据.     

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…     

连铸过程中电磁流体力学的数值模拟现状及发展趋势

对连铸过程中电磁流体力学的数值模拟的研究现状进行了综合评述。介绍了一种应用于连铸过程中的低频电磁流体力学数值模拟的新方法,并给出了其在圆坯旋转搅拌、CSP薄板坯电磁制动和板坯二冷辊式行波搅拌中的应用实例。该方法特点是分别建立电磁场模型和流场模型,并采用磁感应方程实现电磁场和流场模型之间的耦合。结果表明,目前的方法可较为准确地描述连铸过程中的电磁场分布和电磁流体力学特点,并能够对电磁搅拌参数和连铸工艺过程进行优化。最后,提出了连铸过程中电磁流体力学数值模拟技术的未来发展趋势。     

结晶器电磁搅拌对55CrSi弹簧钢铸坯质量的影响

为研究55CrSi弹簧钢连铸生产中采用的电磁搅拌技术对铸坯质量的影响,利用有限元法,对结晶器内不同搅拌参数下电磁场分布进行了模拟,对电磁力矩进行了理论计算,并系统地研究了结晶器电磁搅拌电流和频率对其铸坯质量的影响规律。试验结果表明：电磁搅拌电流和频率分别为320 A和3 Hz时,中心等轴晶率为29.62%,中心疏松减轻,缩孔消除,铸坯低倍质量有明显地改善;在其它浇注工艺参数不变的情况下,铸坯的中心等轴晶率与电磁力矩呈现对应关系,电磁力矩增大,铸坯中心等轴晶率提高。     

电磁搅拌对水平连铸奥氏体不锈钢组织的影响

研究了低频旋转型电磁搅拌对水平连铸奥氏体不锈钢凝固组织的影响。结果表明，在低频电磁场作用下，合适的电磁搅拌参数使奥氏体不锈钢宏观组织在一定程度上得到了明显改善，铸坯的柱状晶和等轴晶得到了显著的细化，消除了穿晶现象，等轴晶区扩大，中心缩孔、疏松级别明显降低；多次试验发现，对于奥氏体不锈钢，所需的搅拌强度应高于一般钢种，即使搅拌器的中心磁感应强度平均值达90mT（幅值达到141mT），当频率为3-4Hz时，搅拌后对钢液的组织影响较小。     

大方坯连铸结晶器电磁搅拌三维电磁场与流场的数值模拟

建立了描述大方坯连铸结晶器电磁搅拌过程的电磁场和流场三维数学模型,并分别用有限元、有限体积法进行数值求解,对电磁场计算结果进行了实测检验.结果表明,电磁力在水平面上呈周向分布,铸坯边缘上的切向电磁力在搅拌器中心横截面上最大,在结晶器出口处有一峰值.钢液在横截面内旋转流动,而在纵截面内形成4个旋涡.在铸坯内,从水口向下吐出的钢水与向上回流的钢水流股相冲突,使流股侵入深度变浅,同时使流股向四周发散,从而有利于传热.励磁电流强度与频率对电磁力和流场均有影响.     

电磁搅拌对Q345D连铸坯凝固组织的影响

以五矿营口中板有限责任公司(简称五矿营钢)生产的Q345D钢种为研究对象,借助商业软件ProCAST,采用元胞自动机-有限元耦合方法对不同二冷区电磁搅拌强度下,Q345D钢连铸坯凝固组织进行了数值模拟研究。同时,与有无电磁搅拌条件下实际生产的连铸坯组织对比分析,证明模拟结果与试验结果吻合。研究结果表明:当频率为6 Hz,电磁搅拌强度从0 A增加到400 A时,连铸坯内部等轴晶比例逐渐增加,从19.99%增长到了41.39%;晶粒平均半径从1.73×10~(-3)m减小到1.68×10~(-3)m,晶粒平均尺寸从8.21×10~(-6)m~2减少到6.99×10~(-6)m~2,晶粒细化明显。与未施加电磁搅拌相比较,在电磁搅拌的作用下,随着电磁搅拌强度的增加,连铸坯质量有了显著的改善。     

铅白铜水平电磁连铸坯宏观组织及宏观偏析的研究

研究了水平电磁连铸铅白铜棒材在不同电流120～200A、不同频率10～50Hz时铸坯宏观组织的变化,并对其机理进行探讨。而且将未加磁场时的铸锭与水平电磁连铸生产的铸锭进行了比较。结果表明,在电磁场的搅拌作用下,铅白铜合金棒材的凝固组织发生了很大的变化,表现在铸坯组织的细化和等轴晶范围与比率的上升,同时抑制了合金元素Pb的宏观偏析;搅拌后宏观组织主要由等轴晶组成,最后凝固区由靠近上表面(中心线上方11.5cm处)下移到铸锭几何中心位置。最终:电磁场频率为25～30Hz搅拌效果略好,电磁场强度在160A效果最好。     

电磁搅拌作用下弧形结晶器流场的数值模拟

研究了双侧孔浸入式水口条件下,弧形结晶器内流场受电磁搅拌作用的影响。建立了圆坯连铸结晶器电磁搅拌过程的电磁场和流场数学模型,分别采用有限元和有限体积法进行数值求解,讨论不同电参数下结晶器内流场分布特点。结果表明：电磁力在水平面沿圆周方向呈非对称分布,竖直面上呈“中间大,两头小”分布;电磁搅拌作用使得结晶器内流场除出现上回流区外,还产生主回流区和下回流区,促进钢水流动,有利于等轴晶的形成和热传递;励磁电流强度是影响电磁搅拌作用的主要因素,频率的影响效果有限,最佳搅拌参数是[I＝200 A,][f＝3 Hz。]     

连铸工艺对马氏体不锈钢刀具水波纹缺陷的影响研究

针对3Cr13马氏体不锈钢连铸坯生产刀具时出现的"水波纹"缺陷进行了分析,缺陷处元素的偏析严重,同时与连铸坯低倍进行了对应性分析,结果表明连铸坯"白亮带"是导致刀具"水波纹"缺陷的主要因素,通过优化连铸中间包温度、电磁搅拌工艺参数,降低了连铸坯低倍"白亮带"缺陷程度,消除了刀具水波纹缺陷。     

电磁搅拌对GCr15轴承钢凝固组织的影响

采用电磁搅拌法在自制连铸机上制备了GCr15轴承钢钢坯,研究了电磁搅拌与二冷水强度对GCr15轴承钢凝固组织的影响。结果表明,当电流强度为250A,频率为12Hz时,钢水凝固前沿的枝晶被折断和熔断。由于液相温度梯度减小,成分过冷度增大,使凝固时的柱状晶转变为等轴晶;当二冷水流量由2.0m3/h提升至3.5m3/h时,铸坯中心组织出现了更加细小的等轴晶;同时电磁搅拌会使连铸坯中的二次枝晶间距变小,C和Cr分布更均匀。     

结晶器电磁搅拌在方坯的应用

对结晶器电磁搅拌(M-EMS)在邯钢8机8流方坯连铸机使用情况和效果进行了分析和研究,M-EMS能够提高连铸方坯表面质量和内部质量,改善连铸坯中心疏松、缩孔和中心偏析以及减少角裂漏钢;同时对方坯应用M-EMS过程中存在的钢水过热度过高、电磁搅拌线圈漏水和浸入式水口渣线恶化等问题,提出了相应的改进措施。     

电磁搅拌对不锈钢连铸坯等轴晶率的影响

分析了在工业试验条件下,电磁搅拌对430不锈钢、409L不锈钢和2205双相不锈钢连铸坯等轴晶率的影响。结果表明,施加电磁搅拌后,3个钢种的等轴晶率比不施加电磁搅拌都有明显增加,各个钢种的等轴晶率跟钢种特性有关。     

方坯连铸结晶器电磁搅拌磁场与流场数值模拟

随着高速连铸技术发展,人们对连铸坯质量的要求越来越高,结晶器电磁搅拌是保证连铸坯质量一个重要的措施.借助有限元分析方法,对小方坯结晶器电磁搅拌过程进行磁场和流场耦合数值分析,得出了不同频率下钢液内部磁感应强度和电磁体积力及搅拌速度的分布规律.模拟结果表明:在结晶器电磁搅拌时,随着频率的增加,钢液内部磁感应强度降低,电磁体积力在钢液内部分布不均匀;在电流频率为3 Hz时,钢液搅拌速度最大.     

稳恒磁场下中间包温度场流场耦合数值模拟

通过对单流板坯连铸中间包内流场与传热耦合的数值模拟,研究了铸坯在不同拉速下的中间包内钢水平均停留时间分布,同时利用电磁流体力学(MHD)研究了在不同强度的稳恒磁场下,中间包内钢水的流动情况。结果表明,合理地降低铸坯拉速,增强磁感应强度,均能延长钢水的平均停留时间。与钢水流动速度相反的电磁力的制动作用,改变了流场分布,减少了钢水对中间包壁的冲击,使上表面钢水流动更加平缓,同时引起的钢水温降不明显。当磁感应强度为0.10T时,出口钢水的平均温度下降0.46K;改变磁感应强度,模拟发现在0.10~0.15T范围内时,效果更理想。     

硬铝合金软接触电磁连铸矩形结晶器透磁性能模拟

以经典电磁场理论为依据,利用有限元软件ANSYS,系统地研究了三维矩形坯连铸结晶器内磁场分布规律。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;硬铝合金液面处于线圈中心位置时可获得最大磁感应强度;当线圈与耐火材料的距离为5~10mm时,能获得最佳磁感应强度;采用不锈钢结晶器能获得更大的磁感强度,是5052铝结晶器的1.5~2.0倍。     

电磁搅拌对马氏体不锈钢连铸坯组织和表面质量的影响

根据工业规模生产试验的结果,分析了结晶器电磁搅拌(M-EMS)对马氏体不锈钢连铸坯(150mm×150mm)中心疏松、等轴晶、缩孔及表面质量的影响,并对电磁搅拌对铸坯凝固的影响机理进行了探讨。结果表明:经结晶器电磁搅拌后,当平均磁感应强度B为660GS时,铸坯中心等轴晶率平均达到了50%,最高达57%,中心疏松均在1.5级以下,中心缩孔90%在1.0级内;铸坯表面由使用二冷区电磁搅拌的85%提高到97%,为在结晶器电磁搅拌应用中工艺参数的优化及设计提供了一定的依据。