电磁场控制连铸结晶器内弯月面区域金属流动状态的试验研究

在连铸实验装置上 ,以低熔点Ｐｂ Ｓｎ Ｂｉ合金和硅油分别模拟钢液和保护渣 ,对施加电磁场前后弯月面区域金属流态进行了试验研究·结果表明 :双条形电磁场对弯月面区域的金属运动速度有较强抑制作用 ;能够改善连铸坯初凝固壳生成和生长的条件·电磁场控制连铸结晶器内弯月面区域金属流动状态的试验研究@张雅静 @符广 @于光伟 @贾光霖 @高允彦     

连铸结晶器内钢液弯月面区域速度场的测定

在自行设计的可以实现振动、水冷及拉坯的连铸模拟装置上，分别用低熔点Ｐｂ－Ｓｎ－Ｂｉ合金和硅油模拟钢液和保护渣，对连铸结晶器内弯月面区域液态金属的速度场进行了实验研究，研究结果表明，在结晶器的正滑脱期内，弯月面处的液态金属向造近结晶器的方向运动；在负滑脱期内，其运动方向相反，拉速提高时，正滑脱期内弯月面区域液态金属的速率减小，而负滑脱期内弯月面区域液态金属的速度增大，电磁场对弯月面区域液态金属的运动     

连铸结晶器内钢液弯月面行为的研究

在自行设计的可以实现振动、水冷及拉坯的连铸模拟装置上，用低熔点的Ｐｂ－Ｓｎ－Ｂｉ合金模拟钢液，用硅油似保护渣对弯月面行为进行了研究，结果表明，增加过热度使得弯月面与结昌器壁的接触角变小，弯月面的高度降低；在弯月面区域加上电磁场时，变月面变结晶器中心拱起，其拱起程序随着电磁强度和磁场的增加相应增大，但液态金属高的过热度会弱电磁场的作用效果，结晶器振幅增大及拉速提高均会使弯月面处液态金属的波动程度增大     

圆坯中频电磁软接触连铸结晶器内弯月面波动分析

通过实验的方法测量出不同电参数和工艺参数下圆坯中频电磁软接触连铸结晶器内弯月面不同位置的波动情况.实验结果表明:在中频电磁场的作用下,弯月面的波动明显加剧,弯月面中心处的波动相对于边缘部分波动小;随着功率增加,整个内弯月面区域的波动都会加剧,但中心处的波动加剧程度和幅度都比边缘部位要小;当液位越靠近感应线圈中心高度时波动越剧烈,液位位于线圈中心高度以下比线圈中心高度以上相同位置稳定;随着磁场频率增加,结晶器内弯月面的波动趋于稳定,但波动方差的衰减幅度在减小,综合考虑所选择的频率为2.5 kHz.     

施加与铸型振动同步的电磁场消除连铸坯表面缺陷

用数值解析方法,计算了铸型在周期振动过程中,润滑剂流路内动压的分布和弯月面的形状;研究了当铸型外部施加高频交流磁场时,电磁压力对动压分布和弯月面形状的影响,分别用数值计算和连续铸模拟实验两种方法,探讨了施加与连铸铸振动同步的电磁场消除铸坯表面缺陷的可能性。     

电磁软接触中电磁场的影响因素

为了提高铸坯的表面质量和结晶器的寿命,国内外很多学者对电磁软接触连铸技术进行了研究,研究表明电磁软接触连铸技术能有效的控制钢液的初始凝固过程,改善钢液的初始凝固状态,从而在高拉速的条件下生产出无表面缺陷的铸坯,提高成品率,节约能源。综述了电磁软接触连铸过程中结晶器结构、电源频率、感应线圈位置等工艺参数对磁场大小和分布规律,以及电磁场对弯月面变形规律的影响。     

双辊薄带连铸工艺中铸带表面质量与弯月面形状的关系

双辊薄带连铸工艺中铸带表面质量与弯月面形状的关系新日本钢铁公司工艺技术研究所等为了从实验和理论两方面弄清楚双辊连铸工艺中铸带表面质量与熔融金属的弯月面行为的关系，进行了三种金属的铸造试验、熔融金属／铸辊的接触开始位置的检测试验和动态弯月面形状的理论分...     

电磁场对复杂黄铜凝固组织及性能的影响

通过对水平连铸黄铜棒添加电磁场后的铸态组织、密度、力学性能的研究,分析了电磁场对复杂黄铜铸造的影响.分别进行了普通水平连铸和加电磁场水平连铸试验,研究了电磁场作用下黄铜水平连铸铸坯的凝固组织、力学性能、物理性能等的变化,为黄铜的加电磁场水平连铸生产提供合理的电磁场设计、优化铸造工艺奠定一定基础.     

连铸结晶器弯月面区温度波动的模拟研究

作者设计了连铸结晶器弯月面处传热模拟实验 ,并测量了在结晶器振动情况下弯月面处的温度 ,发现该温度随着结晶器的振动而产生周期性的变化 .基于这种温度波动现象 ,讨论了包括热顶结晶器、高频小振幅振动、软接触结晶器电磁连铸等诸多技术改善铸坯质量的机理     

恒稳磁场控制连铸结晶器内钢液流场热模拟实验

采用BiPbSn低熔点合金和硅油分别模拟钢液和保护渣,在实验连铸机上,对全幅双条恒稳磁场作用下的连铸结晶器水口区域的流场进行了热模拟实验研究·结果表明:电磁场对结晶器水口区域流场和水口出流流股的控制能力取决于磁感应强度和拉坯速度·磁感应强度大,拉坯速度高,控制效果好;反之,控制效果差·因此,结晶器流动控制技术更适合于高拉速的场合,而且磁感应强度不应低于某一定值     

方坯结晶器电磁制动的数值模拟

利用磁矢位积分方程和电磁流体力学(ＭＨＤ)的基本理论,给出了方坯结晶器内电磁制动的数学模型·磁场、流场和温度场的数值模拟表明,条形磁铁能形成均匀的磁场;与钢液流场速度方向相反的电磁力是电磁制动的直接原因;电磁力能有效地改变方坯结品器内的流场和温度场的分布,造成制动区域的下部呈现活塞流状态,并降低了结晶器内高温钢液区域的温度梯度·     

新型电磁制动下漏斗形结晶器流场的数值模拟

针对薄板坯漏斗形结晶器宽侧壁形状的不规则性,设计了新型全幅一段电磁制动装置.通过改变其在竖直方向的位置高度和磁通势(电流和匝数乘积)的大小,采用数值模拟的方法分析了电磁制动作用下钢液流场分布.结果显示,两种参数的改变对磁场分布趋势的影响不大,结晶器内的磁场分布不均匀,最大磁感应强度的区域位于磁场中心位置略向下靠近结晶器窄壁处.通过与未施加电磁力的结果比较,电磁制动的位置高度在250~300 mm,磁通势为8 000 A或以上时,结晶器内的钢液流股被抑制,流场情况得到显著改善.     

影响线性电磁搅拌流场分布的电参数分析

利用ANSYS56软件对单侧线性电磁搅拌作用下的流场分布进行了数值模拟,分析了搅拌器的电参数对钢液流动状况的影响·结果表明,当其他条件一定时,电流的增大可明显提高搅拌作用的强度,扩大搅拌作用的区域·磁场在钢液中的衰减速度应用穿透深度来衡量,其数值大小不但与电流频率有关,而且还与搅拌器的极距有关·当极距小于04m时,电流频率对穿透深度的影响不大;而当极距大于04m时,随电流频率的增加,磁场在钢液中的穿透深度逐渐减小·但电流频率的增加,使钢液内的磁感应强度和电磁力增大,有利于提高搅拌作用的强度,扩大搅拌作用的区域·     

新型电磁制动漏斗形结晶器内复杂行为的数值模拟

针对漏斗形结晶器的不规则外形开发了新型电磁制动装置,建立了三维物理模型和数学模型.分别借助ANSYS模拟了电磁场,FLUENT模拟了钢液湍流、传热以及凝固.磁场计算结果通过线性插值导入流场,采用等效比热容法处理潜热.钢液拉坯速度为5.5 m/min,水口浸入深度为300 mm.研究了新型电磁制动装置相对结晶器的位置高度和磁动势对钢液流场、温度场及凝壳的影响.结果显示,新型电磁制动装置上表面距离自由液面为250 mm时的制动效果要好于300 mm的情况.对于所选取的流场参数而言,磁动势为8 kA.n即可,磁动势过大会消耗更多的电能,造成不必要的浪费.     

离心式中间包流场的大涡模拟研究

为了研究离心式中间包的流动过程,采用大涡模拟(LES)方法针对3种不同情况,即(a)电磁力加直水口注流;(b)利用钢液的位能使用弯水口注流;(c)电磁力和弯水口注流共同作用,考察了影响旋流强度和中间包内流动结构的工艺参数.结果表明,LES方法可以成功模拟离心式中间包的三维湍流流场.与单纯电磁力或单纯弯水口相比,旋转电磁力和弯水口共同作用时可使水平面的旋流强度显著增强.在原有电磁力作用的基础上,使用弯水口注流可比原流场最大速度值增加约15%~19%.     

静磁场下气泡在板坯连铸结晶器内运动行为的物理模拟

以水银和氩气作为模拟介质,通过物理模拟研究了高拉速板坯连铸结晶器内电磁制动和水口吹氩耦合作用下的气泡运动和分布行为.采用电阻探针测量了结晶器内气泡的运动和分布情况,分析了磁场、吹氩量等不同工艺参数对气泡占空比、气泡数量和气泡脉冲宽度的影响规律.实验结果表明:在一定的拉速条件下,施加磁场改变了气泡在结晶器内的分布规律,有利于气泡的上浮,降低了气泡在结晶器内的冲击深度,减少了到达结晶器窄面的气泡数量;磁场的施加和吹氩量的增加都使得脉冲宽度较大的气泡数量增多,且主要集中在结晶器1/4宽度和水口之间区域.     

电磁力驱动载流金属熔体内速度的差分计算

针对电磁场对熔融流体的作用特性,采用差分方法和人工可压缩法,研究了电磁场对熔融流体速度的控制作用.结果表明:得到了一个控制液流流动的最佳时间段.在此时间段内载流熔液受交流磁场作用时熔体有很好的稳定状态,抑制液流流动的效果最佳,而加稳恒磁场和无磁场作用则无此特性.另外,电磁场可以很好地控制熔融流体的流动性,可以对载流熔体流动起促进或抑制作用,选择的金属物理属性、电磁参数、时间历程等因素都会对熔体的流动速度产生影响.该成果可用在电磁冶金工业中施加电磁场以控制金属熔体流速的目的,具有一定的指导意义和参考价值.     

电磁软接触结晶器内钢液面高度对磁场分布的影响

利用有限元软件ANSYS对软接触电磁连铸结晶器内磁场进行三维数值模拟,分析了结晶器内钢液面高度对磁场及电磁力分布的影响.结果表明:钢液使得磁感应强度集中在钢液的侧表面;当钢液面低于线圈上沿时,钢液中磁感应强度的最大值出现在钢液上表面附近,并沿拉坯方向逐渐递减;当钢液面高于线圈上沿时,随着钢液面的升高磁感应强度的最大值向线圈中部移动;钢液侧表面所受电磁力的分布趋势与磁感应强度的分布趋势基本一致.     

电磁连铸复合式结晶器内电磁场的数值模拟

通过简化条件下的理论推导和实验测试分别对交变磁场和静磁场计算方法进行了验证,在此基础上对电磁连铸复合式结晶器内的磁场进行计算,并分析了有无结晶器条件下两种磁场的相互影响·分析结果表明,该项技术是可行的