重鋼方坯連鑄結晶器電磁攪拌數(shù)值模擬及應用研究.pdf

1、電磁攪拌是對金屬凝固過程進行控制的一種有效手段，有著廣泛的應用和深厚的工業(yè)基礎。方坯結晶器電磁攪拌通過電磁感應實現(xiàn)能量無接觸轉換，將電磁能轉換為鋼水的旋轉動力，推動鋼水旋轉運動，改善鋼水凝固組織及連鑄坯內部結晶狀態(tài)，從而提高連鑄坯質量。 重鋼煉鋼廠在1＃、5＃方坯連鑄機上雖已實現(xiàn)了結晶器電磁攪拌工藝技術，但隨著1＃、5＃鑄機品種數(shù)量增加，產量擴大，拉速進一步提高，電磁攪拌強度如何與連鑄工藝參數(shù)配合，更好地滿足鑄坯質量要求，都有待

2、進一步研究。該項目的研究將為重鋼結晶器電磁攪拌技術的合理應用提供理論及實踐基礎。 為研究結晶器電磁攪拌磁場的分布特征，理論計算最佳攪拌電流頻率，利用Kanetec TM-601高斯計對重鋼斷面為150mm×150mm與150mm×210mm的方坯結晶器電磁攪拌磁場進行了測試與分析。測試結果表明，在結晶器銅套材質與壁厚、電磁攪拌器與及其安裝位置選定時，磁場的空間分布與攪拌電流、頻率、結晶器斷面等因素有關系。在結晶器軸向方向，磁感應

3、強度有中間大，兩頭小的規(guī)律。兩個斷面的磁感應強度最大值均位于H=500mm位置附近，即攪拌器中心位置。在結晶器兩端及磁感應強度較弱的區(qū)域，壁面處磁感應強度值與中心處的值幾乎相等。在磁感應強度強的軸向中心區(qū)域壁面處磁感應強度值比對應中心處的值略大，且隨磁感應強度的增大，壁面與中心的磁感應強度之間的差值也在增大。對于150mm×150mm及150mm×210mm斷面，獲得最大電磁力的頻率為4Hz。測試實驗結果對于研究結晶器電磁攪拌裝置的磁場

4、分布、電磁攪拌力、鋼液的旋轉、流動和攪拌工藝制定都具有指導意義。 本文基于Maxwell電磁場理論，采用數(shù)值模擬和實驗相結合的方法，對方坯結晶器電磁攪拌流場進行模擬研究。根據(jù)麥克斯韋爾方程得到了電磁力的解析形式，應用納維爾-斯托克斯方程描述了金屬熔體的速度場，并應用FLUENT軟件來進行數(shù)值模擬。通過模擬得到了電磁力場作用下流體速度場的分布。 為分析結晶器電磁攪拌對連鑄坯質量的影響，在重鋼現(xiàn)場進行了工廠試驗．對不同鋼種在