方坯連鑄機凝固末端電磁攪拌工藝過程數值模擬研究.pdf

1、中心偏析和疏松是影響鑄坯內部質量的主要因素，連鑄末端電磁攪拌是解決這一問題的方法之一。通過感應電磁力強化凝固鑄坯內液固兩相區(qū)的鋼液流動，從而實現溫度和成分的均勻。因此，針對不同的連鑄工藝參數，研究電磁攪拌工藝對鑄坯質量的影響具有重要的意義。由于連鑄坯內兩相區(qū)鋼液流動的不可測性和傳統(tǒng)解析方法的局限性，數值模擬已成為解決這一問題的有效手段。
　　本文根據國內某鋼廠的160mm×160mm方坯連鑄機及凝固末端電磁攪拌工藝條件，利用ANS

2、YS13.0軟件分別建立凝固傳熱模型、電磁場模型和流場模型，通過數值計算獲得了末端攪拌器處溫度場、電磁場以及流場的分布，并通過工業(yè)實驗分析，考察了電磁參數和連鑄工藝參數對鑄坯內部質量的影響規(guī)律。本文得到主要結論如下：
　　(1)拉速從1.8m/min增加到2.0m/min，連鑄坯的液相線和固相線消失位置分別向后推移0.99m和1.37m，空冷區(qū)出口中心溫度由1026.4℃增加到1078.4℃;過熱度從10℃增加到30℃，鑄坯的液相

3、線和固相線消失位置分別推遲0.19m和0.24m，空冷區(qū)出口中心溫度由1012.9℃升至1026.4℃。
　　(2)連鑄坯凝固末端電磁攪拌器磁感強度沿軸線方向基本呈拋物線分布，在攪拌器中心附近最大，向兩端逐漸遞減;電磁力在橫截面為周向分布，電磁力大小與距中心距離成正比;電磁力隨著電流強度的增加而增大，頻率為6Hz時，電流每增大50A，最大電磁力約增加1043N/m3;電流為300A時，電流頻率從5Hz增加到8Hz時，電磁力從261

4、1N/m3增加到4155N/m3。
　　(3)電磁攪拌作用下，連鑄坯液固兩相區(qū)橫截面呈漩渦狀流動，并在攪拌器中心達到最大。攪拌強度隨電流強度和頻率的增加而增大，當電流頻率為6Hz時，最大攪拌速度由300A的11.2cm/s增大到400A的18.2cm/s;電流強度為320A時，電流頻率增加1Hz，最大攪拌增加1.7cm/s。
　　(4)工業(yè)實驗表明:拉速為1.9m/min，二冷水的比水量為1.057L/kg，最佳凝固末端電磁