电磁搅拌下连铸圆坯凝固传热及应力的数值模拟

 针对电磁搅拌作用下碳钢在连铸结晶器内的凝固过程,考虑铸坯和结晶器内的接触状态,建立了完全热力耦合的三维稳态有限元模型。结果显示,电磁搅拌加快了钢液热量的释放,使气隙生长延迟,与无外加磁场的情况相比,坯壳内的等效米塞斯应力加大,凝固前沿附近超过了材料能承受的抗拉强度,且处于脆性温度范围区间,可能诱发裂纹形成。     

立式组合电磁制动对CSP结晶器内钢液流动及偏流控制

紧凑型带钢(CSP)薄板坯连铸结晶器在浸入式水口下方设置水平式的全幅一段电磁制动器(Ruler-EMBr),在进一步提高薄板坯连铸拉坯速度的情况下,不能有效控制CSP结晶器自由表面的钢液流速和液面的稳定性.为此提出一种新型的立式组合电磁制动(VC-EMBr)技术,并利用商业软件ANSYS FLUENT数值模拟研究了全幅...     

电磁搅拌改善连铸钢坯宏观偏析的研究现状和发展

宏观偏析是连铸钢坯不可避免的凝固缺陷,严重的宏观偏析对钢铁产品力学性能和使用寿命有很大影响。目前,铸坯宏观偏析的控制已经取得了重大进展,许多技术已经在生产过程中得到广泛应用。从试验研究和数值模拟两个方面总结了国内外采用电磁搅拌解决铸坯宏观偏析技术的研究现状,对比了两种研究方法的特点,并对电磁搅拌影响铸坯偏析的因素进行了总结,为后续采用电磁搅拌解决铸坯偏析问题提供参考。     

脉冲磁场下电磁力特性研究:理论分析

利用数学解析方法对脉冲磁场细晶技术的电磁力特性进行了理论分析.分析结果显示,单个放电周期内,随着时间变化,熔体内部脉冲电磁力方向发生瞬时改变;在某个时间段范围内,熔体内部与外部存在电磁力方向不一致的现象,而且单个周期内电磁力存在衰减特性.以上这些特性,是造成脉冲磁场致熔体振荡的主要原因.另外,对于本研究采用的工频脉冲磁场,脉冲电磁力对熔体还有搅拌作用.而且,当脉冲放电频率与凝固系统的某一固有频率相符合时,将引起共振效应,增强脉冲电磁力作用效果.     

脉冲磁场下电磁力特性研究:凝固实验

采用低熔点金属伍德合金研究了工频脉冲磁场对金属液面波动行为的影响规律:工频脉冲磁场的周向电磁力搅拌熔体使其形成环状涡流;而径向电磁力在其表现为压力作用时使熔体在中心形成圆形液柱,表现为拉力作用时使熔体在中心形成圆形漩涡.另外,采用Sn-20%Pb合金研究了工频脉冲磁场对铸坯质量的影响:工频脉冲磁场的作用不仪使Sn-Pb合金的微观组织明显细化,而且使铸坯的表面质量得到明显改善.在本实验条件下,当脉冲放电频率为3.9和6.6Hz时,金属熔体的液面发生共振运动,加速了熔体内的流动,从而增强了脉冲磁场的细化效果.     

磁场作用下偏晶合金凝固组织演变的数值分析

建立偏晶合金难混溶区凝固过程的两相数学模型,模拟研究了有、无磁场Al-10%Bi过偏晶合金微观组织演变,研究了温度、速度、第二相体积分数等物性参数对凝固组织宏观偏析的影响。结果表明,在磁场作用下温度场为中心对称分布,更有利于第二相液滴的均匀分布;电磁力抵消了部分重力和Marangoni力,使无磁场时外环流的速度场变为有磁场时斜向下的速度场,且速度明显降低,从而减轻了强对流导致的重力偏析;在磁场的作用下,试样底部第二相的体积分数减小,凝固组织宏观偏析得到改善。     

方坯电磁制动磁场的模拟研究

为了优化磁路的设计、更好地完善方坯电磁制动理论，建立了方坯电磁制动磁场计算的数学模型，开发了计算可靠、适用性强，能适应不同尺寸磁铁的方坯磁场计算程序。通过数值模拟阐明了方坯电磁制动磁路内三维磁场的分布特点。列出了全部电磁参数和结构参数共8个因素，找出影响磁场因素的主次顺序，得到与最大磁感应强度对应的较好的磁路配置条件，讨论了操作条件对磁场的影响规律，并得到了工作间隙中心点处磁感应强度的无量纲关联式。     

强磁场下Cu-16.9Fe合金半固态凝固组织及性能研究

研究了强磁场对Cu-16.9Fe合金半固态凝固组织及导电率的影响。研究结果表明:施加强磁场引起了Cu基体的晶格畸变,且富Fe相逐渐不规则细化,且有沿平磁场方向拉长的趋势。而且施加强磁场能提高材料的导电率,分析认为是由于施加强磁场降低了铜基体中Fe含量从而降低散射电阻率所引起。     

烧结过程余热资源回收与利用技术

烧结余热的回收与利用是钢铁行业降低烧结工序能耗、提高烧结经济效益的有效途径之一。描述了烧结过程余热资源组成及特点;分析了影响烧结余热回收与利用的主要因素,包括冷却机冷却风速、冷却机料层厚度、进口冷却风温、发电附属设备、热风烧结和漏风等。在此基础上,得到了提高余热回收与利用的途径,为钢铁行业节能减排提供理论依据。     

板坯连铸结晶器内钢液流场的数值模拟

以计算流体力学理论为基础,利用Fluent软件建立了连铸结晶器内钢液流动的三维数学模型,运用模型低雷诺数方程对板坯结晶器内钢液的流场进行了模拟研究.通过数值计算研究了水口浸入深度、拉坯速度等上艺参数对结晶器内钢液流动状态的影响,为优化结品器内的钢液流场分布、合理设计连铸结晶器装置和指导实际生产提供了依据.