组合搅拌模式对连铸特殊钢大方坯凝固行为的影响

发布时间：2021-12-08 23:19

　　组合搅拌模式是控制特殊钢铸态组织与均质性的重要手段。为深入揭示连铸结晶器电磁搅拌（Moldelectromagnetic stirring,M-EMS）和凝固末端电磁搅拌（Final electromagnetic stirring,F-EMS）的复合作用行为,基于麦克斯韦方程和低雷诺数湍流模型建立断面250mm×280mm的20Cr Mo A齿轮钢大方坯连铸过程电磁-流动-传热与凝固三维耦合数值模型。基于实测M-EMS中心线磁感应强度及F-EMS作用下的铸态组织白亮带宽度验证模型的可靠性。研究结果表明,M-EMS促使结晶器区域钢液产生水平旋流并冲刷凝固前沿,加强钢液和凝固坯壳的换热,可使钢液过热完全耗散及其凝固终点位置不同程度地前移,促进柱状晶向等轴晶的转变（Columnar to equiaxed transition,CET）,从而可实现F-EMS作用区域为中心等轴晶区。组合搅拌作用下铸坯末搅区域液相穴宽度减小,糊状区内钢液对凝固前沿的冲刷速度降低,从而不易产生常见的负偏析白亮带缺陷。碳偏析检测结果表明,M-EMS可能造成大方坯出现一定程度的皮下负偏析和CET转变区的正偏析,但其... 

【文章来源】：机械工程学报. 2020,56(12)北大核心EICSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

电磁搅拌装置结构与位置示意图

图2对比了电流350 A、频率3 Hz时，结晶器铜管不同温度下(室温Tmold=298 K，在线工作Tmold=423 K)无铸坯时中心线上的磁感应强度沿拉坯方向的分布。在生产中的2个浇次间隔，利用高斯计测量了结晶器中心线上的磁感应强度。可见，铜管温度为298 K时的模型计算结果与测量值良好吻合，模型准确可靠。考虑到实际生产中铜管温度较高，电导率下降，因此后续计算均采用Tmold=423 K时的铜管电导率。图3a给出工作电流350 A、频率3 Hz时，M-EMS中心横截面处电磁力矢量图。横截面上的电磁力周向分布，随着距铸坯横截面中心的距离增加，电磁力将增大，且在铸坯角部达到最大值。图3b为工作电流200 A、频率8 Hz时，F-EMS中心横截面处电磁力矢量图，其分布规律与M-EMS大致相同，但凝固后期中心液相穴较小，有效作用于液芯的电磁力较小。

图3a给出工作电流350 A、频率3 Hz时，M-EMS中心横截面处电磁力矢量图。横截面上的电磁力周向分布，随着距铸坯横截面中心的距离增加，电磁力将增大，且在铸坯角部达到最大值。图3b为工作电流200 A、频率8 Hz时，F-EMS中心横截面处电磁力矢量图，其分布规律与M-EMS大致相同，但凝固后期中心液相穴较小，有效作用于液芯的电磁力较小。2.2 流场

【参考文献】：
期刊论文
[1]连铸流动与凝固耦合模拟中糊状区系数的表征及影响[J]. 李少翔,张晓萌,李亮,兰鹏,唐海燕,张家泉.  工程科学学报. 2019(02)
[2]小方坯连铸电磁搅拌流场和温度场三维耦合数值分析[J]. 雷建民,宋卫平,崔小朝.  机械工程学报. 2001(07)



本文编号：3529437