板坯连铸二冷区电磁搅拌的数值模拟

利用ANSYS和CFX商业软件,对国内304不锈钢板坯连铸二冷区电磁搅拌进行了数值模拟研究。结果表明,随着频率的增加,磁感应强度减小、电磁力增大;随着电流的增加,磁感应强度、电磁力均增大,且磁感应强度、电磁力的最大值均出现在板坯中心点;电流为400 A时,频率每增加1 Hz,板坯中心点磁感应强度减少约1.68 mT;频率为5 Hz时,电流每增加100 A,板坯中心点磁感应强度增加约7.68 mT;板坯纵轴线上电磁力出现两个呈现对称分布的峰,且宽面中心截面出现两个对称分布的漩涡流场;随着频率和电流的增加,板坯中心点搅拌速度线性增大;电流为400 A时,频率每增加1 Hz,板坯中心点钢液流速增加约0.02 m·s~(-1),频率为5 Hz时,电流每增加100 A,钢液流速增加约0.084 m·s~(-1)。     

板坯连铸机二冷区电磁搅拌应用研究

二冷区电磁搅拌是提高铸坯和钢板内部质量的有效手段。本文介绍了某炼钢厂电磁搅拌的类型、安装形式和技术参数,对比了二冷区电磁搅拌和动态轻压下对铸坯内部质量的影响,并通过优化调整电磁搅拌辊安装位置和工艺参数,提高了铸坯等轴晶比例,改善了铸坯中心偏析和白亮带状况。     

1号板坯连铸机二冷区电磁搅拌技术

介绍了板坯连铸机二冷区电磁搅拌的三种型式,分析了1号板坯连铸机采用电磁搅拌辊型式和将其安装在1号扇形段的原因,说明了高磁场电磁搅拌辊的特点、系统组成,总结了采用二冷区电磁搅拌后对铸坯内部质量的改善。     

二冷区电磁搅拌对连铸板坯中心偏析的影响

通过对板坯逐层刨钢屑,采用化学分析和低倍组织检验的方法,研究了板坯连铸机二冷区电磁搅拌频率参数对1 450 mm×230 mm板坯中心偏析和等轴晶率的影响. 结果表明:单独采用二冷区电磁搅拌相比不采用电磁搅拌工艺的板坯中心偏析程度明显减轻,C、P、Mn的中心正偏析系数低于无电磁搅拌工艺的板坯;电磁搅拌频率为2 Hz,5 Hz和8 Hz时板坯中心偏析都为B0.5级;电磁搅拌频率对中心等轴晶率略有影响,搅拌频率5 Hz的情况下等轴晶率最大.     

环缝式电磁搅拌法制备半固态浆料过程电磁场的数值模拟

建立了环缝式电磁搅拌法制备半固态金属浆料系统电磁场的计算模型,采用商用ANSYS软件对制浆系统内电磁场分布进行了数值模拟,分析了电流、频率、坩埚材质、冷却器材质和环缝宽度对磁感应强度的影响规律,并进行了相应的实验验证. 研究结果表明:电磁场模拟结果与实验结果具有较好地一致性,验证了计算模型与软件算法的可行性;系统电磁力主要分布于环缝内,提高了对合金熔体的搅拌强度;在相同的环缝宽度下,磁感应强度随频率的增大而依次减小,随电流的增大而依次增大;同时选用不锈钢坩埚与石墨冷却器可以使环缝内铝合金熔体的磁感应强度获得最大;相同电流和频率条件下,磁感应强度随着环缝宽度减小而逐渐增大;相同搅拌功率条件下,环缝式电磁搅拌法可以获得更加细小均匀的半固态组织,平均晶粒尺寸较普通电磁搅拌法减小31%.     

连铸电磁搅拌速率影响因素的多元回归分析

采用低熔点金属伍德合金，在实验室条件下模拟研究了诸如供电电流、测速点的高度、加不锈钢模与否、测速开始时金属液的温度、测速点处熔池半径等因素对连铸电磁搅拌过程中金属液的搅拌速率的影响。根据所测数据，进行了多元回归分析，得出了多元回归方程。结果显示，供电电流对金属液的搅拌速率影响最大，加模与否的影响不显著。     

铝熔炼炉内电磁搅拌磁场的数值模拟

针对某厂50 t铝熔炼炉与电磁搅拌器,采用ANSYS软件建立三维有限元模型,对熔炼炉内电磁搅拌磁场进行数值模拟。研究结果表明:电磁搅拌器在其周围空间产生交变磁场,其变化周期等于加载的低频交流电周期;磁场向右呈波浪式移动,当加载电流频率为0.4 Hz时,行波移动速度为1.44 m/s;磁感应强度在铝液水平层内由边缘向中部逐渐增大,并沿铝液高度方向迅速衰减;铝液底层的电磁搅拌器垂直投影区域磁感应强度较大,为搅拌作用的核心区域;磁感应强度的仿真结果与实测结果基本吻合。     

结晶器电磁搅拌在小方坯连铸上的应用

简要介绍了结晶器电磁搅拌在福建三钢炼钢厂5#小方坯连铸机上的应用.理论分析并结合福建三钢的冶炼条件选择结晶器电磁搅拌,在长期的生产实践过程中对结晶器电磁搅拌参数进行优化,实践表明对减轻品种钢的碳偏析以及减少中心疏松和提高产品的低倍质量均有明显的效果.为进一步发挥电磁搅拌在冶金生产中的作用,提出有必要在现有的结晶器电磁搅拌的基础上增加末端电磁搅拌系统.     

大方坯连铸结晶器电磁搅拌三维电磁场的数值模拟

借助ANSYS有限元分析软件对240mm×280mm大方坯结晶器电磁搅拌磁场进行了数值模拟,系统研究了电磁搅拌参数对结晶器内磁场和电磁力的影响规律.结果表明:磁场在结晶器电磁搅拌器内产生的旋转电磁力在水平截面上形成一对力偶,驱使钢液顺时针旋转;结晶器高度方向上磁场分布呈"两端小中间大"分布特征.数值计算的磁感应强度与实测结果基本吻合.提出了杭钢大方坯45#钢电磁搅拌优化后的工艺参数为电流350A和频率3Hz,实验表明在此工艺参数下铸坯质量得到显著提高.     

圆坯连铸结晶器电磁搅拌数学模拟

用数学模拟对马钢一钢厂圆坯连铸结晶器(断面尺寸为φ450mm)电磁搅拌过程进行了研究,找出变化规律,确定合理的工艺参数,优化结晶器流场.电磁搅拌过程的计算结果表明:磁场强度随搅拌频率减小、搅拌电流增大而增大;电流强度不改变磁场分布;在结晶器高度方向上磁场分布呈现中间大两端小的特征,流场在搅拌力作用下更趋于合理.最佳搅拌工艺参数为:搅拌电流350A,频率2Hz.     

连铸二冷控制的虚拟拉速控制

介绍了连铸二冷静态控制和动态控制方法,动态控制能够很好适应拉速变化的连铸过程.在对不同二冷控制进行分析的基础上,提出一种新的动态控制方法--虚拟拉速控制."虚拟拉速"是一个基于将铸坯分割成众多单元并加以位置和生成时间追踪的过程参数,实际拉速恒定时,"虚拟拉速"与之相等;拉坯工艺发生变化时,"虚拟拉速"逼近实际拉速但具有一定延迟.模拟计算结果表明,用"虚拟拉速"代替实际拉速,静态二冷水表对铸坯温度的控制效果明显改善;该控制方法不依赖任何高温监测仪器,不需进行传热计算,适用于拉速变化时的动态过程控制.     

连铸二冷控制的虚拟拉速控制

介绍了连铸二冷静态控制和动态控制方法,动态控制能够很好适应拉速变化的连铸过程。在对不同二冷控制进行分析的基础上,提出一种新的动态控制方法——虚拟拉速控制。"虚拟拉速"是一个基于将铸坯分割成众多单元并加以位置和生成时间追踪的过程参数,实际拉速恒定时,"虚拟拉速"与之相等;拉坯工艺发生变化时,"虚拟拉速"逼近实际拉速但具有一定延迟。模拟计算结果表明,用"虚拟拉速"代替实际拉速,静态二冷水表对铸坯温度的控制效果明显改善;该控制方法不依赖任何高温监测仪器,不需进行传热计算,适用于拉速变化时的动态过程控制。     

钢连铸电磁搅拌工艺中流场的数值模拟

利用旋转磁场特征变换模型方程并结合边界更新法,与k-ε湍流模型耦合计算了交变电磁场作用下连铸方坯内的流场.结果表明:电磁力使得钢液在水平方向形成旋转流动,能够降低向下过高的流速并增强回流;从搅拌区域垂直中心向下,水平旋转流动的速度逐渐变小.钢液旋转流速随电源电流和频率的增大而提高,并且在水平面上呈单峰值分布,在近壁面处最大.     

连铸二次冷却水喷头检测系统的研制

正确控制连铸机冷却水的流量可提高钢坯质量、降低次品率．现场常发生二次冷却水喷头堵塞的问题．由于检查不及时以及检查过程较为困难等，亦常出现由此引发的钢坯质量下降情况，对喷头检测系统的研制解决了这个问题．二次冷却水分为三段，每段共计40个喷头．由于喷水管很细，并且堵塞后内部依然有压力，故检测原件采用的是阿纽巴流量计LAY—25，可产生与流量成平方关系的压差．经差压变换器和V／I信号变送器，变换成4—20mA的标准电流信号远传至由单片机AT89C52构成的处理系统中，由该系统进行I/V变换、A／D转换、分析、报警、显示等工作．     

连铸二次冷却水喷头检测系统的研制

正确控制连铸机冷却水的流量可提高钢坯质量、降低次品率.现场常发生二次冷却水喷头堵塞的问题.由于检查不及时以及检查过程较为困难等,亦常出现由此引发的钢坯质量下降情况,对喷头检测系统的研制解决了这个问题.二次冷却水分为三段,每段共计40个喷头.由于喷水管很细,并且堵塞后内部依然有压力,故检测原件采用的是阿纽巴流量计LAY-25,可产生与流量成平方关系的压差.经差压变换器和V/I信号变送器,变换成4-20mA的标准电流信号远传至由单片机AT89C52构成的处理系统中,由该系统进行I/V变换、A/D转换、分析、报警、显示等工作.     

Analysis of cracking phenomena in continuous casting of 1Cr13 stainless steel billets with final electromagnetic stirring

Solidification cracking that occurs during continuous casting of 1Cr13 stainless steel was investigated with and without final electromagnetic stirring (F-EMS). The results show that cracks initiates and propagates along the grain boundaries where the elements of carbon and sulfur are enriched. The final stirrer should be appropriately placed at a location that is 7.5 m away from the meniscus, and the appropriate thickness of the liquid core in the stirring zone is 50 mm. As a stirring current of 250 A is imposed, it can promote columnar-equiaxed transition, decrease the secondary dendrite arm spacing, and reduce the segregation of both carbon and sulfur. F-EMS can effectively decrease the amount of cracks in 1Cr13 stainless steel.