连铸圆坯结晶器电磁搅拌作用下液面波动研究

发布时间：2020-10-17 04:04

　　 结晶器内钢液液面稳定性是保证铸坯质量的关键因素。多年来许多冶金工作者采用水模型实验、数值模拟或二者相结合的方式对结晶器内钢液的流动及液面波动行为进行研究。他们主要研究了水口张角、拉坯速度、水口浸入深度、铸坯宽度等对结晶器内流场及液面波动行为的影响规律。随着电磁搅拌技术的广泛应用,需考虑在结晶器电磁搅拌作用下各参数对钢液液面波动的影响规律。然而,相关的研究很少。本文以某钢厂φ250mm连铸圆坯结晶器电磁搅拌为研究对象,采用电磁-流体单向耦合的方法及VOF模型,模拟了连铸圆坯结晶器电磁搅拌作用下钢液的液面形状及电磁搅拌强度,拉速,水口深度,电磁搅拌器安装位置对钢液液面波动及卷渣行为的影响规律。研究结果表明:电磁搅拌作用下钢液的液面呈旋转抛物面,与无电磁搅拌作用下的液面截然不同;在电磁搅拌强度一定时,随着拉速的增大,水口附近液面波动增强,达到一定值时液面出现卷渣现象;在拉速不变的情况下,增大电磁搅拌强度,液面波动随之变得剧烈最终出现卷渣行为;通过调节浸入式水口深度或电磁搅拌器安装位置能够改变结晶器电磁搅拌下钢液的液面波动情况,即通过增大浸入水口深度或增大电磁搅拌器距结晶器顶部的距离能够减小因电磁搅拌强度过大或电磁搅拌作用下拉速过大造成的水口附近剧烈的液面波动,进而改善液面卷渣现象。
【学位单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：TF777
【部分图文】：

图 2-2 三相绕组线圈接法和三相交流电波形图a) 三相绕组线圈接法； b) 三相交流电波形在 ωt = 0的瞬间，绕组线圈中的各相电流方向如图 2-3 a)所示：由磁场的叠加原理，将每相电流产生的磁场叠加，便得到三相电流在 ωt = 0瞬间的合成磁场，如图2-3 a)虚线所示，合成电磁场的轴线方向自 U1指向 U2。在 ωt = π / 3的瞬间，绕组线圈中的各相电流方向如图 2-3 b)所示：在 ωt =π / 3的瞬间的合成磁场，如图 2-3 b)虚线所示，合成磁场的轴线的方向自 W2指向 W1。在 ωt = π / 2的瞬间，绕组线圈中的各相电流方向如图 2-3 c)所示：同样地，得到三相电流在 ωt = π / 2的瞬间的合成磁场，如图 2-3 c)虚线所示，合成磁场的轴线方向自 V1指向 V2。从以上的分析不难发现，三相交流电经过 1/4 个周期，其角频率转过了90°，由三相交流电激励产生合电磁场方向同样也转过了 1/4 圈，由此可得，如果三相交流电的经过一个整周期，其角频率变化360°，由三相电流激励产生的合成磁场旋转了360°，三相交流电角频率以2π为周期持续下去，圆桶形铁芯和绕组线圈内部空间中将形成

将每相电流产生的磁场叠加，便得到三相电流在 ωt = 0瞬间的合成磁场，如图2-3 a)虚线所示，合成电磁场的轴线方向自 U1指向 U2。在 ωt = π / 3的瞬间，绕组线圈中的各相电流方向如图 2-3 b)所示：在 ωt =π / 3的瞬间的合成磁场，如图 2-3 b)虚线所示，合成磁场的轴线的方向自 W2指向 W1。在 ωt = π / 2的瞬间，绕组线圈中的各相电流方向如图 2-3 c)所示：同样地，得到三相电流在 ωt = π / 2的瞬间的合成磁场，如图 2-3 c)虚线所示

器中心轴线为转轴的转矩，在该转矩的作用下，钢液做绕结晶器中心轴线旋转的转动a)U1U2W1W2V1V2b) c)图 2-3 三相绕组线圈接法和三相交流电波形图a) ωt = 0； b) ωt = π / 3； c) ωt =π / 2经过对实际结晶器电磁搅拌装置的简化，建立结晶器电磁搅拌装置结构的模型图 2-4 a)，选择适用于三维磁场分析的单元对图 2-4 a)装置结构模型进行网格划分得到装置结构的网格模型如图 2-4 b)，为了便于观察，此处取消了空气模型结构及元的显示。
【参考文献】

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2 干勇;连续铸钢前沿技术的工程化[J];中国工程科学;2002年09期

3 邓南阳;金友林;;304不锈钢板坯连铸结晶器水口结构优化的数值模拟[J];特殊钢;2010年03期

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1 孙玉霞;板坯结晶器钢液流动及液面波动行为的模拟研究[D];内蒙古科技大学;2009年

本文编号：2844245