电磁搅拌下方坯连铸钢液流动凝固行为的模拟研究
发布时间：2021-06-25 14:20
电磁搅拌被广泛应用于连铸生产,结晶器电磁搅拌和凝固末端电磁搅拌共同作用下可以显著提高铸坯质量。然而,只有在合理的工艺参数下,电磁搅拌才能更好促进铸坯质量的提高,目前关于电磁搅拌的研究尚停留在规律性阶段,难以对具体的生产过程做出最恰当的理论指导。本文以某厂65钢160mm×160mm方坯电磁连铸为研究对象,建立了电磁场数学模型以及流动与凝固耦合模型,分别描述旋转电磁搅拌电磁场和铸坯内钢液的流动和凝固过程。同时,考察了电参数、钢液过热度、拉速和比水量对钢液流动和凝固的影响。研究表明:铸坯内的磁感应强度分布比较均匀,磁感应强度和电磁力的分布规律基本一致,都是沿轴线先增大后减小,在中心横截面附近达到最大值,沿径向则是中心处相对较低。改变电流参数不会影响其分布规律,但在一定范围内当电流强度和电流频率增大时,同一位置处的磁感应强度和电磁力均相应增大。结晶器电磁搅拌作用下,钢液在纵截面内的流动形成了上、下两个环流区,钢液在水平方向呈旋转流动。旋转流动的钢液使结晶器内的凝固坯壳厚度出现了一定的波动,但出结晶器时已基本稳定。结晶器电磁搅拌作用下,凝固加快、液芯缩短。当结晶器电磁搅拌器通入电流为640A、...
【文章来源】：东北大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 概述
1.2 连铸电磁搅拌
1.2.1 旋转电磁搅拌器的工作原理
1.2.2 电磁搅拌的分类及相应作用
1.3 电磁搅拌过程数值模拟的研究现状
1.4 本课题研究目的及主要内容
1.4.1 本课题的研究目的
1.4.2 本课题的主要研究内容
第2章 连铸电磁搅拌过程的数学模型
2.1 电磁场数学模型
2.1.1 基本假设
2.1.2 控制方程
2.1.3 边界条件
2.2 流场数学模型
2.2.1 基本假设
2.2.2 基本控制方程
2.2.3 边界条件
2.3 凝固数学模型
2.3.1 基本假设
2.3.2 控制方程
2.3.3 边界条件和初始条件
2.4 模拟计算参数的选取
2.4.1 电磁搅拌磁场数值模拟的物理参数
2.4.2 钢种的化学成分
2.4.3 钢液的热物性参数
2.5 几何模型及网格
第3章 组合电磁搅拌下的电磁场特性
3.1 电磁场数学模型可靠性验证
3.1.1 实测电流条件下M-EMS的电磁特性
3.1.2 实测电流条件下F-EMS的电磁特性
3.2 电参数对搅拌器电磁特性的影响
3.2.1 电流强度对F-EMS电磁特性的影响
3.2.2 电流频率对F-EMS电磁特性的影响
3.3 本章小结
第4章 电磁搅拌对方坯连铸流动和凝固行为的影响
4.1 流动凝固数学模型可靠性验证
4.2 M-EMS对钢液流动和凝固行为的影响
4.1.1 M-EMS对结晶器内钢液流动的影响
4.1.2 M-EMS对钢液凝固的影响
4.1.3 电流强度对钢液流动凝固的影响
4.3 过热度对铸坯凝固过程的影响
4.4 拉速对铸坯凝固过程的影响
4.5 比水量对铸坯凝固过程的影响
4.6 F-EMS对铸坯凝固行为的影响
4.7 本章小结
第5章 总结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]过热度对HRB400凝固传热的数值模拟研究[J]. 刘纲,李京社,张兴中,张新建,刘煜,张东升. 连铸. 2016(01)
[2]板坯连铸结晶器电磁搅拌参数优化数值模拟研究[J]. 金小礼,周月明. 连铸. 2015(01)
[3]Numerical Simulation and Experimental Study of F-EMS for Continuously Cast Billet of High Carbon Steel[J]. Sen LUO,Feng-yun PIAO,Dong-bin JIANG,Wei-ling WANG,Miao-yong ZHU. Journal of Iron and Steel Research（International）. 2014(S1)
[4]小方坯连铸末端电磁搅拌综合控制模型[J]. 吴炼,张炯明,刘志明,魏小东,罗衍昭,肖超. 钢铁研究学报. 2013(02)
[5]Numerical Simulation of Electromagnetic Stirring in Secondary Cooling Zone of CSP Casting[J]. SONG Xiao-peng,CHENG Su-sen,CHENG Zi-jian. Journal of Iron and Steel Research（International）. 2012(S2)
[6]带结晶器电磁搅拌的大圆坯连铸的数值模拟[J]. Martin Barna,Mirko Javurek,Jürgen Reiter,Josef Watzinger,Bernhard Kaufmann,Marcus Kirschen,孟庆玉. 世界钢铁. 2012(05)
[7]电磁搅拌技术在板坯连铸中的应用[J]. 赵少飞,杨海西. 河北冶金. 2012(05)
[8]电磁连铸技术的应用及发展[J]. 陈伟,王琛. 河北理工大学学报(自然科学版). 2011(04)
[9]结晶器电磁搅拌对45钢方坯凝固结构的影响研究[J]. 吴华杰,魏宁,包燕平,王国新,留津津,杜建新. 铸造技术. 2011(03)
[10]Effect of electromagnetic stirring in mold on the macroscopic quality of high carbon steel billet[J]. Haiqi YU and Miaoyong ZHU School of Materials and Metallurgy,Northeastern University,Shenyang 110004,China. Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2009(06)
博士论文
[1]电磁软接触连铸结晶器内多物理场耦合数值模拟研究[D]. 康丽.东北大学 2008
硕士论文
[1]电磁搅拌大方坯连铸结晶器内电磁场与流场及温度场耦合过程数值模拟[D]. 任兵芝.东北大学 2008
本文编号：3249364
【文章来源】：东北大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 概述
1.2 连铸电磁搅拌
1.2.1 旋转电磁搅拌器的工作原理
1.2.2 电磁搅拌的分类及相应作用
1.3 电磁搅拌过程数值模拟的研究现状
1.4 本课题研究目的及主要内容
1.4.1 本课题的研究目的
1.4.2 本课题的主要研究内容
第2章 连铸电磁搅拌过程的数学模型
2.1 电磁场数学模型
2.1.1 基本假设
2.1.2 控制方程
2.1.3 边界条件
2.2 流场数学模型
2.2.1 基本假设
2.2.2 基本控制方程
2.2.3 边界条件
2.3 凝固数学模型
2.3.1 基本假设
2.3.2 控制方程
2.3.3 边界条件和初始条件
2.4 模拟计算参数的选取
2.4.1 电磁搅拌磁场数值模拟的物理参数
2.4.2 钢种的化学成分
2.4.3 钢液的热物性参数
2.5 几何模型及网格
第3章 组合电磁搅拌下的电磁场特性
3.1 电磁场数学模型可靠性验证
3.1.1 实测电流条件下M-EMS的电磁特性
3.1.2 实测电流条件下F-EMS的电磁特性
3.2 电参数对搅拌器电磁特性的影响
3.2.1 电流强度对F-EMS电磁特性的影响
3.2.2 电流频率对F-EMS电磁特性的影响
3.3 本章小结
第4章 电磁搅拌对方坯连铸流动和凝固行为的影响
4.1 流动凝固数学模型可靠性验证
4.2 M-EMS对钢液流动和凝固行为的影响
4.1.1 M-EMS对结晶器内钢液流动的影响
4.1.2 M-EMS对钢液凝固的影响
4.1.3 电流强度对钢液流动凝固的影响
4.3 过热度对铸坯凝固过程的影响
4.4 拉速对铸坯凝固过程的影响
4.5 比水量对铸坯凝固过程的影响
4.6 F-EMS对铸坯凝固行为的影响
4.7 本章小结
第5章 总结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]过热度对HRB400凝固传热的数值模拟研究[J]. 刘纲,李京社,张兴中,张新建,刘煜,张东升. 连铸. 2016(01)
[2]板坯连铸结晶器电磁搅拌参数优化数值模拟研究[J]. 金小礼,周月明. 连铸. 2015(01)
[3]Numerical Simulation and Experimental Study of F-EMS for Continuously Cast Billet of High Carbon Steel[J]. Sen LUO,Feng-yun PIAO,Dong-bin JIANG,Wei-ling WANG,Miao-yong ZHU. Journal of Iron and Steel Research（International）. 2014(S1)
[4]小方坯连铸末端电磁搅拌综合控制模型[J]. 吴炼,张炯明,刘志明,魏小东,罗衍昭,肖超. 钢铁研究学报. 2013(02)
[5]Numerical Simulation of Electromagnetic Stirring in Secondary Cooling Zone of CSP Casting[J]. SONG Xiao-peng,CHENG Su-sen,CHENG Zi-jian. Journal of Iron and Steel Research（International）. 2012(S2)
[6]带结晶器电磁搅拌的大圆坯连铸的数值模拟[J]. Martin Barna,Mirko Javurek,Jürgen Reiter,Josef Watzinger,Bernhard Kaufmann,Marcus Kirschen,孟庆玉. 世界钢铁. 2012(05)
[7]电磁搅拌技术在板坯连铸中的应用[J]. 赵少飞,杨海西. 河北冶金. 2012(05)
[8]电磁连铸技术的应用及发展[J]. 陈伟,王琛. 河北理工大学学报(自然科学版). 2011(04)
[9]结晶器电磁搅拌对45钢方坯凝固结构的影响研究[J]. 吴华杰,魏宁,包燕平,王国新,留津津,杜建新. 铸造技术. 2011(03)
[10]Effect of electromagnetic stirring in mold on the macroscopic quality of high carbon steel billet[J]. Haiqi YU and Miaoyong ZHU School of Materials and Metallurgy,Northeastern University,Shenyang 110004,China. Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2009(06)
博士论文
[1]电磁软接触连铸结晶器内多物理场耦合数值模拟研究[D]. 康丽.东北大学 2008
硕士论文
[1]电磁搅拌大方坯连铸结晶器内电磁场与流场及温度场耦合过程数值模拟[D]. 任兵芝.东北大学 2008
本文编号：3249364
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/yjlw/3249364.html
