通道式感应加热中间包内钢液的流场及温度场模拟
发布时间：2021-07-21 04:47
通道式感应加热中间包能够对钢液进行热补偿,以弥补与外界进行热交换而损失的热量,同时由感应生成的电磁力能促进钢液中夹杂物的去除起到净化钢液的目的,因此受到越来越多的研究者的关注。虽然已有研究指出了通道的几何参数不同会对中间包的加热效率和夹杂物去除效果产生较大影响的观点,但是就这些方面的研究却仍然不够具体全面,所以有必要针对加热通道的安装位置和几何参数进行系统深入的研究。本文针对双通道式电磁感应加热中间包的流场和温度场进行了数值模拟研究,根据多物理场耦合的方法利用多款软件进行了求解工作,使用SolidWorks软件完成3D建模,由ANSYS的ICEM-CFD模块进行网格划分,利用Maxwell软件完成对中间包的电磁场求解,将求解所得的焦耳热以及电磁力的结果分别使用直接耦合和编写UDF文件的方式与Fluent进行耦合进行流场和温度场以及RTD曲线的求解。研究内容包括:不同物理场、不同加热通道位置、不同加热通道长度以及不同加热通道横截面形状和半径等条件对中间包内钢液的流场和温度场的影响。根据水力学模型实验结果验证了数值模拟结果的准确性。物理实验和数学计算所得的中间包内钢液流动的趋势相同。两者R...
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
有芯感应加热中间包示意图
图 1.2 中间包钢液加热电磁通路示意图Figure 1.2 Schematic of electro-magnetic circle of induction heating tundis路情况而言，可以把它看作一台单相交流的变压器，多匝线圈次电流回路，在通道中流动的钢液则可以近似认为是只有一匝流回路。根据变压器的工作原理可知，当单相工频交流电源在圈的反馈后，即刻就在磁导体铁芯的闭合磁路中产生了同样为。同时，受该交变的磁通作用下，在流动于被铁芯匝链的通道了感应电势，如式 1.1 所示：dEdt 的 t 代表时间，由于钢液是良好的导体具有导电性，该感应电液中感生出了感应电流：J E
冶金现象的发生都伴随着钢液的流动，因此观察钢液在为了研究中间包冶金效果最基本的途径。不过中间包在种高温且半封闭的环境，而且受限于技术及研究成本等行直观系统的研究，所以采用数学模拟的方法开展对电得到很多研究者的认可[14, 24, 29, 34, 35, 37]，所以对本课题的方法。方法于计算流体力学（Computational Fluid Dynamics）、计算法通过计算机直接对非线性联立的质量、动量、能量及求解，该方法具有成本低、速度快、效果好等特点，对度场及夹杂物的运动情况等方面的预测卓有成效。导入ICEM CFD
【参考文献】：
期刊论文
[1]通道式感应加热中间包的数值模拟[J]. 代传民,雷洪,毕乾,耿佃桥,陈洪民,赵岩. 炼钢. 2015(04)
[2]连铸中间包八字型通道感应加热与精炼技术的研发及应用[J]. 毛斌,李爱武,马志民,姚海英,易兵,姚水波. 炼钢. 2015(01)
[3]感应加热中间包夹杂物的运动及去除[J]. 王强,石月明,李一明,李宝宽. 东北大学学报(自然科学版). 2014(10)
[4]中间包感应加热的数值模拟[J]. 丛林,张炯明,雷少武,李茂康. 钢铁研究. 2014(03)
[5]第二代液态电渣冶金技术的发展[J]. 姜周华,Lev Medovar,Ganna Stovpchenko,董艳伍,臧喜民,刘福斌. 钢铁研究学报. 2013(03)
[6]Research on Induction Heating Apparatus of Tundish[J]. GONG Wei,JIANG Zhou-hua,ZHAN Dong-ping,YANG Xue-yu. Journal of Iron and Steel Research（International）. 2012(S2)
[7]Fluid Flow and Heat Transfer in a Continuous Casting Tundish With the Channel Type Induction Heating[J]. WANG Qiang,WANG Fang,WANG Bo,LIU Zhong-qiu,LI Bao-kuan. Journal of Iron and Steel Research（International）. 2012(S2)
[8]Numerical Simulation for Effect of Inlet Cooling Rate on Fluid Flow and Temperature Distribution in Tundish[J]. QU Tian-peng1,LIU Cheng-jun2,JIANG Mao-fa2 (1.CISDI Chongqing Iron and Steelmaking Plant Integration Co Ltd,Chongqing 401122,China;2.School of Materials and Metallurgy,Northeastern University,Shenyang 110004,Liaoning,China). Journal of Iron and Steel Research（International）. 2012(07)
[9]连铸中间包通道式感应加热设备设计与应用现状[J]. 孙海波,闫博,张家泉. 上海金属. 2012(01)
[10]第二代电渣冶金工艺研究[J]. 丁家伟,丁刚,强颖怀. 材料与冶金学报. 2011(S1)
本文编号：3294341
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
有芯感应加热中间包示意图
图 1.2 中间包钢液加热电磁通路示意图Figure 1.2 Schematic of electro-magnetic circle of induction heating tundis路情况而言，可以把它看作一台单相交流的变压器，多匝线圈次电流回路，在通道中流动的钢液则可以近似认为是只有一匝流回路。根据变压器的工作原理可知，当单相工频交流电源在圈的反馈后，即刻就在磁导体铁芯的闭合磁路中产生了同样为。同时，受该交变的磁通作用下，在流动于被铁芯匝链的通道了感应电势，如式 1.1 所示：dEdt 的 t 代表时间，由于钢液是良好的导体具有导电性，该感应电液中感生出了感应电流：J E
冶金现象的发生都伴随着钢液的流动，因此观察钢液在为了研究中间包冶金效果最基本的途径。不过中间包在种高温且半封闭的环境，而且受限于技术及研究成本等行直观系统的研究，所以采用数学模拟的方法开展对电得到很多研究者的认可[14, 24, 29, 34, 35, 37]，所以对本课题的方法。方法于计算流体力学（Computational Fluid Dynamics）、计算法通过计算机直接对非线性联立的质量、动量、能量及求解，该方法具有成本低、速度快、效果好等特点，对度场及夹杂物的运动情况等方面的预测卓有成效。导入ICEM CFD
【参考文献】：
期刊论文
[1]通道式感应加热中间包的数值模拟[J]. 代传民,雷洪,毕乾,耿佃桥,陈洪民,赵岩. 炼钢. 2015(04)
[2]连铸中间包八字型通道感应加热与精炼技术的研发及应用[J]. 毛斌,李爱武,马志民,姚海英,易兵,姚水波. 炼钢. 2015(01)
[3]感应加热中间包夹杂物的运动及去除[J]. 王强,石月明,李一明,李宝宽. 东北大学学报(自然科学版). 2014(10)
[4]中间包感应加热的数值模拟[J]. 丛林,张炯明,雷少武,李茂康. 钢铁研究. 2014(03)
[5]第二代液态电渣冶金技术的发展[J]. 姜周华,Lev Medovar,Ganna Stovpchenko,董艳伍,臧喜民,刘福斌. 钢铁研究学报. 2013(03)
[6]Research on Induction Heating Apparatus of Tundish[J]. GONG Wei,JIANG Zhou-hua,ZHAN Dong-ping,YANG Xue-yu. Journal of Iron and Steel Research（International）. 2012(S2)
[7]Fluid Flow and Heat Transfer in a Continuous Casting Tundish With the Channel Type Induction Heating[J]. WANG Qiang,WANG Fang,WANG Bo,LIU Zhong-qiu,LI Bao-kuan. Journal of Iron and Steel Research（International）. 2012(S2)
[8]Numerical Simulation for Effect of Inlet Cooling Rate on Fluid Flow and Temperature Distribution in Tundish[J]. QU Tian-peng1,LIU Cheng-jun2,JIANG Mao-fa2 (1.CISDI Chongqing Iron and Steelmaking Plant Integration Co Ltd,Chongqing 401122,China;2.School of Materials and Metallurgy,Northeastern University,Shenyang 110004,Liaoning,China). Journal of Iron and Steel Research（International）. 2012(07)
[9]连铸中间包通道式感应加热设备设计与应用现状[J]. 孙海波,闫博,张家泉. 上海金属. 2012(01)
[10]第二代电渣冶金工艺研究[J]. 丁家伟,丁刚,强颖怀. 材料与冶金学报. 2011(S1)
本文编号：3294341
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