扁锭电磁补缩过程磁场分布及热效应研究

发布时间：2021-10-16 15:18

　　钢锭在冷凝成型过程中不可避免会伴有多种缺陷产生,如缩孔、疏松、偏析、夹杂等。为了改善钢锭质量,提高钢锭成材率,本文基于磁场对钢液的“电磁热效应”和“电磁力效应”以及冒口补缩过程中常存在的问题,提出了电磁补缩技术。本文以矩形电磁冒口为研究对象,根据相似理论选用50%Bi-26.7%Pb-13.3%Sn-10%Cd合金作为钢液模拟物,采用实验和数值模拟相结合的方法研究了冒口补缩过程中钢液模拟物内部磁场分布规律,得到了线圈电流、电源频率及感应线圈相对作用位置等因素对磁场分布的影响规律;同时对矩形电磁冒口内部的热效应进行了系统研究。现得出以下结论:（1）钢液模拟物沿Z轴方向上的磁感应强度呈“先增大,后减小”分布,磁感应强度峰值出现在其中心偏上位置;拐角处磁感应强度值相对于其它位置较大且分布较为“凌乱”;短边中心位置和长边中心位置磁感应强度值次之,而中心位置磁感应强度值最小;X和Y轴方向上的磁感应强度值均呈“两端大,中间小”的分布,磁感应强度值在中心处具有良好的对称性。（2）线圈电流强度增加,钢液模拟物内部磁感应强度值均明显增强,均匀性却不断降低;电源频率增加,中心位置磁感应强度随之降低,降低幅... 

【文章来源】：辽宁科技大学辽宁省

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

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中文摘要
ABSTRACT
1. 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 钢锭凝固过程常见缺陷
        1.2.1 气孔
        1.2.2 缩孔和疏松
        1.2.3 偏析
        1.2.4 裂纹
    1.3 冒口的发展及应用现状
        1.3.1 保温冒口
        1.3.2 发热冒口
        1.3.3 电加热冒口
        1.3.4 激光加热冒口
    1.4 电磁场在材料加工领域中的应用
    1.5 电磁补缩新技术
        1.5.1 正弦电磁场的传输
        1.5.2 电磁力公式的推导
        1.5.3 电磁热公式的推导
        1.5.4 电磁补缩技术系统工作原理解析
        1.5.5 电磁补缩新技术的优点
    1.6 本文主要研究内容
2. 电磁补缩过程磁场分布实验研究
    2.1 引言
    2.2 实验方案
    2.3 实验设备和材料
        2.3.1 可控硅中频感应电源控制器
        2.3.2 水冷系统
        2.3.3 中频感应装置
        2.3.4 冒口补缩装置
        2.3.5 钢液模拟物
        2.3.6 小线圈
        2.3.7 数字型交流毫伏电压表
    2.4 测试方法
    2.5 实验结果与分析
        2.5.1 矩形电磁冒口内部磁场分布基本特性
        2.5.2 电参数对钢液模拟物内部磁场分布的影响
        2.5.3 线圈作用位置对钢液模拟物内部磁感应强度分布的影响
    2.6 本章小结
3. 电磁补缩过程磁场分布模拟研究
    3.1 引言
    3.2 数值模拟相关介绍
        3.2.1 ANSYS模拟软件简介
        3.2.2 Ansoft模拟软件简介
    3.3 Ansoft电磁场数值模拟
        3.3.1 矩形电磁冒口内的三维电磁场计算模型的建立
        3.3.2 基本假设
        3.3.3 边界条件的设定
    3.4 电磁场数值模拟结果与分析
        3.4.1 钢液模拟物内部磁场分布基本特性
        3.4.2 线圈电流对磁场分布的影响
        3.4.3 电源频率对磁场分布的影响
        3.4.4 线圈作用位置对磁场分布的影响
    3.5 实验结果和模拟结果可靠性探究及误差分析
    3.6 本章小结
4. 电磁补缩过程整体加热效率及局部温度响应特性研究
    4.1 引言
    4.2 实验设备和测试方法
    4.3 电磁补缩过程整体加热效率的研究
        4.3.1 线圈电流对电磁补缩过程整体加热效率的影响
        4.3.2 电源频率对电磁补缩过程整体加热效率影响
        4.3.3 电磁补缩过程热量损失分析
    4.4 电磁补缩过程局部温度响应特性的研究
        4.4.1 电磁补缩过程不同作用位点温度响应特性的研究
        4.4.2 线圈电流对矩形电磁冒口内部局部温度响应特性的影响
    4.5 小结
5. 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
作者简介


【参考文献】：
期刊论文
[1]冒口发热效果对钢锭内部质量的影响[J]. 徐亚东,沈厚发,胡永平,韩非.  热加工工艺. 2015(01)
[2]新型保温冒口的研究[J]. 刘赵铭,迟洋波.  铸造. 2014(10)
[3]大型扁钢锭水冷制造技术[J]. 刘艳,曹建宁,耿明山,李耀军,翟晓峰,赵长春.  钢铁. 2014(08)
[4]电磁搅拌改善板坯凝固组织的试验研究[J]. 马立国,黄玉平,唐雪峰,李平,于赋志.  炼钢. 2012(06)
[5]钢锭成材钢板常见缺陷定性及改进措施[J]. 刘利香,王亚祺.  宽厚板. 2012(03)
[6]Improvement of tundish shape and optimization of flow control devices for sequence casting heavy steel ingots[J]. Guang-hua Wen, Yong-feng Huang, Ping Tang, and Ming-mei Zhu College of Materials Science and Engineering, Chongqing University, Chongqing 400044, China.  International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2012(01)
[7]电加热冒口在铸钢轧辊生产中的应用[J]. 张杰.  铸造. 2011(12)
[8]冒口保温条件对大型钢锭凝固过程影响的数值模拟[J]. 马薇,赵建华,宋刚.  热加工工艺. 2011(21)
[9]发热保温冒口套在真空感应熔炼炉浇注中的应用研究[J]. 冯兆龙.  铸造设备与工艺. 2011(03)
[10]对铸铁件气孔和气缩孔防止措施的认识[J]. 周亘,王峰,张全.  现代铸铁. 2011(S1)

硕士论文
[1]铸造数值模拟技术及其在典型铸钢件中的应用[D]. 王世滨.哈尔滨工程大学 2008
[2]电磁感应加热技术的研究与应用[D]. 赵亚军.西北工业大学 2007



本文编号：3440044