电磁搅拌作用下结晶器内圆坯初始凝固过程数值模拟研究

发布时间：2021-08-24 01:41

　　结晶器电磁搅拌技术是通过在结晶器外部施加交变电磁场来控制铸坯初始凝固过程的,具有改善铸坯凝固组织、提高铸坯表面质量的冶金效果。系统研究电磁搅拌作用下结晶器内钢液的磁场、流场、温度场以及初始坯壳凝固组织有助于深入了解结晶器电磁搅拌的作用机理,对优化连铸生产工艺具有重要的指导意义。本文以某钢厂Φ250mm连铸圆坯结晶器为研究对象,采用电磁场-流场-温度场单向顺序耦合的方法,利用有限元软件ANSYS-CFX,模拟连铸圆坯结晶器在电磁搅拌作用下的钢液流场和温度场的分布,分析电磁搅拌强度,拉坯速度,水口浸入深度等对钢液流场和温度场分布的影响。结果表明:在电磁搅拌作用下,结晶器内钢液流场和温度场分布会发生明显的变化,钢液热区位置得到提高,温度分布更加均匀;随着电磁搅拌强度增加,电磁搅拌效果增强,钢液回流强度增大,热区位置提高。由于电磁搅拌强度过大会造成水口附近的液面波动剧烈,发生卷渣现象。因此,综合考虑各因素的影响,确定本文所研究圆坯连铸结晶器的电磁搅拌参数为:电流强度480A,电流频率3Hz。利用有限元软件,基于CAFE法,对结晶器冷却段82B高碳钢凝固组织进行了数值模拟分析,给出了不同浇注温度... 

【文章来源】：燕山大学河北省

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 连铸技术简介
    1.2 电磁搅拌技术
        1.2.1 电磁搅拌技术的发展
        1.2.2 电磁搅拌技术国内外研究现状
        1.2.3 电磁搅拌数值模拟研究现状
    1.3 电磁搅拌主要形式及特点
    1.4 电磁搅拌作用效果的影响因素
    1.5 选题背景与意义
    1.6 研究的主要内容
第2章 电磁搅拌作用下结晶器内多物理场数值模拟
    2.1 数学模型描述
        2.1.1 基本假设
        2.1.2 电磁场控制方程
        2.1.3 流场控制方程
        2.1.4 传热控制方程
    2.2 有限元模型
        2.2.1 磁场求解有限元模型
        2.2.2 耦合场求解有限元模型
    2.3 定解条件
        2.3.1 电磁场求解边界条件
        2.3.2 耦合场边界条件
    2.4 模拟结果分析
        2.4.1 电磁场模拟结果分析
        2.4.2 流场模拟结果分析
        2.4.3 温度场模拟结果分析
    2.5 本章小节
第3章 工艺参数对结晶器内钢液流场和温度场的影响
    3.1 电磁搅拌强度对结晶器内钢液流场和温度场分布的影响
        3.1.1 不同电磁搅拌工艺下的磁场分布
        3.1.2 电磁搅拌强度对结晶器内流场分布的影响
        3.1.3 电磁搅拌强度对结晶器内温度场分布的影响
    3.2 拉坯速度对结晶器内钢液流场和温度场分布的影响
        3.2.1 拉坯速度对结晶器内流场分布的影响
        3.2.2 拉坯速度对结晶器内温度场分布的影响
    3.3 水口浸入深度对结晶器内钢液流场和温度场分布的影响
    3.4 电磁搅拌工艺参数的选择
    3.5 本章小结
第4章 结晶器内铸坯凝固组织数值模拟
    4.1 凝固组织模拟的基本原理
    4.2 数学模型
        4.2.1 宏观凝固传热数学模型
        4.2.2 微观形核模型
        4.2.3 生长动力学模型
    4.3 有限元模型
    4.4 材料热物性参数
    4.5 结晶器传热边界条件
    4.6 无电磁搅拌时铸坯凝固组织数值模拟
        4.6.1 宏观温度场结果分析
        4.6.2 微观凝固组织结果分析
        4.6.3 钢液过热度对凝固组织的影响
        4.6.4 最大形核密度对凝固组织的影响
    4.7 结晶器电磁搅拌凝固组织模拟
        4.7.1 电磁搅拌作用实现原理介绍
        4.7.2 电磁搅拌作用下形核参数的确定
    4.8 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：3359017