大方坯结晶器电磁搅拌器数值模拟及其结构优化设计研究

发布时间：2023-06-05 02:12

　　连铸即连续铸造,与传统钢锭模铸相比大大提高了铸造效率节约能源。结晶器是连铸过程的心脏,在连铸系统中有着决定性的地位,连铸结晶器电磁搅拌器的应用可以有效提高等轴晶率,改善铸坯质量。对结晶器电磁搅拌器的研究使其在连铸生产中发挥出最大的效果。本文主要以某钢厂300mm×360mm连铸大方坯42CrMo中碳钢为研究对象,采用有限元分析的方法,建立三维电磁场模型,研究在传统的结晶器电磁搅拌器搅拌作用下,不同电磁参数(电流强度和电流频率)对连铸结晶器内电磁场分布的影响。之后,将得到的结晶器内电磁力分布数据,导入到流场分析中,研究不同电流强度和电流频率下,结晶器内钢液流场、温度场的分布,得到最佳电磁搅拌参数。此外,对传统连铸结晶器电磁搅拌器加以改进,设计出新型的结晶器电磁搅拌器,研究新型结晶器电磁搅拌器结晶器内电磁场、温度场和流场的分布,以达到减少铸坯缺陷,改善铸坯质量的目的。对合作钢厂目前所用的直通型浸入式水口进行结构改进,提出了两种新型的水口结构(广口型、细口型浸入式水口),研究不同的浸入式水口对结晶器内钢液温度场及流场分布的影响。研究结果表明:传统型结晶器电磁搅拌器,产生的旋转电磁力随着通入电...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 连铸技术
        1.1.1 连铸技术简介
        1.1.2 连铸技术发展历程
    1.2 电磁搅拌技术
        1.2.1 电磁搅拌技术发展历程
        1.2.2 电磁搅拌技术的工作原理
        1.2.3 电磁搅拌器的分类
    1.3 电磁搅拌技术对铸坯质量的影响
        1.3.1 连铸坯常见缺陷形成的原因
        1.3.2 电磁搅拌对铸坯质量的影响
    1.4 选题背景与意义
    1.5 研究的主要内容
第2章 传统结晶器电磁搅拌器电磁场数值模拟
    2.1 结晶器电磁搅拌器数学模型的建立
        2.1.1 电磁场分析理论基础
        2.1.2 电磁场模型基本假设
        2.1.3 电磁场控制方程
        2.1.4 电磁场方程组求解
    2.2 结晶器电磁搅拌器三维电磁场模型
        2.2.1 电磁场数值模拟分析方法
        2.2.2 电磁场模型的建立
        2.2.3 结晶器电磁场仿真定解条件
    2.3 电磁参数对电磁场分布的影响
        2.3.1 电流强度对结晶器电磁场分布的影响
        2.3.2 电流频率对结晶器电磁场分布的影响
    2.4 本章小结
第3章 电磁搅拌作用下结晶器内钢液流场和温度分布
    3.1 结晶器内钢液流场模型的建立
        3.1.1 结晶器内钢液流动现象
        3.1.2 结晶器内钢液流动控制方程
    3.2 结晶器内钢液传热模型的建立
        3.2.1 连铸结晶器内的传热现象
        3.2.2 结晶器内传热模型假设
        3.2.3 结晶器内传热模型控制方程
    3.3 传热传质过程材料的热物性参数
        3.3.1 密度
        3.3.2 固相温度与液相温度
        3.3.3 比热容
        3.3.4 导热系数
    3.4 电磁参数对结晶器内温度场及流场分布的影响
        3.4.1 电流强度对结晶器内温度场及流场分布的影响
        3.4.2 电流频率对结晶器内温度场及流场分布的影响
    3.5 浸入式水口结构对结晶器内温度场和流场分布影响
    3.6 本章小结
第4章 结晶器电磁搅拌器结构优化
    4.1 新型结晶器电磁搅拌器三维电磁场模型的建立
    4.2 新型结晶器电磁搅拌器有限元模型
    4.3 新型结晶器电磁搅拌器电磁场分布
    4.4 新型结晶器电磁搅拌器流场和温度场分布
    4.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢



本文编号：3831479