电磁离心铸造过程中液态金属角速度分布数学模型

在对电磁离心工艺深入分析的基础上 ,建立了该工艺过程中液态金属角速度分布数学模型·并模拟了不同磁场强度下 ,液态金属角速度分布·结果表明 :在电磁离心铸造过程中 ,必须有合适的磁场强度·电磁离心铸造过程中液态金属角速度分布数学模型@邱以清 @王溪 @贾光霖 @高允彦     

电磁离心工艺制做0Cr17Mn14Mo2N不锈钢冷轧管坯的研制

分析了电磁离心铸造对0Cr17Mn14Mo2N双相不锈钢凝固组织和性能的影响·试验结果表明,在离心铸造过程中,施加适当的磁场感应强度可以促使铸态组织中的铁素体由长条状变成块状,因而0Cr17Mn14Mo2N的塑性大大提高·但当磁场感应强度超过008T后,离心压力下降过大及残余铁素体变得细小且弥散分布导致0Cr17Mn14Mo2N的塑性变坯·此外,利用电磁离心管坯直接冷变形成功地生产出了0Cr17Mn14Mo2N无缝管材·     

电磁离心铸造液态金属运动规律的数学模型

对电磁离心铸造新工艺的原理、液态金属的受力特点和运动规律进行了深入分析，建立了该工艺条件下液态金属运动规律的数学模型，得出了不同性质的异相质点在离心力和电磁力交互作用下运动方向的判据。     

外加电磁场对半连续铸造7075铝合金宏观偏析规律的影响

研究了外加电磁场在直径200mm7075铝合金圆锭半连续铸造过程中对合金元素宏观偏析规律的影响·分别在100～600A和10～100Hz范围内调节感应线圈中交变电流的强度和频率,通过电磁铸造工艺制得7075铝合金圆锭·采用化学分析的方法测定合金元素沿铸锭半径方向的分布情况·结果表明,采用电磁铸造工艺能够有效抑制宏观偏析;在保持线圈电流强度不变的情况下,电磁场频率的改变显著地影响了合金元素的分布情况,其中频率为30Hz时消除宏观偏析的效果最佳·     

电磁作用下铝熔体中产生涡流的影响因素

在电磁分离铝熔体杂质的过程中易产生涡流·涡流的产生会降低分离杂质效果·为了抑制涡流,提高杂质分离效果,在不同磁感应强度,不同的分离器与磁场相对位置,不同感生电流密度等条件下进行实验,观测铝熔体表面状态·实验结果表明,铝熔体中产生的涡流随磁场强度增大而剧烈;随铝熔体表面与磁极表面垂直距离的减小而增强;随铝熔体中水平电流密度提高而加强·通过调整磁场和改变分离器结构可以抑制涡流的产生     

旋转磁场用于原铝净化的研究

根据电磁流体力学的基本理论,研究了在旋转磁场作用下原铝熔体的净化过程·分析了体系的电磁力和重力的影响因素,研究了铝熔体中杂质铁和硅的物理性能·分析表明,原铝中杂质铁以Al3Fe的形式存在,而杂质硅以单质形式存在·在分析了重力、电磁力和离心力的综合作用后,利用电磁力与偏析的共同作用实现了原铝中杂质铁和硅的分离·考查了主要影响因素,即磁场强度、凝固时间、气隙大小和坩埚位置等·研究结果表明,旋转磁场作用下的原铝熔体偏析净化的方法综合了电磁力、重力和偏析的共同作用,它可以使原铝中Fe和Si的质量分数由016%降至005%·     

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.     

组合电磁搅拌对连铸大方坯内部质量的影响

结合包钢炼钢厂大方坯连铸机上进行的组合电磁搅拌的中试,设计了合理的组合电磁搅拌工艺参数,并分别对结晶器搅拌和组合电磁搅拌作用下铸坯的中心疏松和成分偏析情况进行了对比分析·试验结果表明,组合电磁搅拌工艺可以解决高碳钢连铸坯的中心疏松和成分偏析问题,铸坯中心发生集中缩孔的几率和指数降低·因此正确的连铸工艺和优化的组合电磁搅拌工艺对充分发挥电磁搅拌的作用、提高铸坯内部质量至关重要·     

基于ANSYS集流型电磁流量计磁场仿真研究

一种井下集流型电磁流量计以其特殊的结构在油气井测量方面有广泛的应用前景,运用有限元软件ANSYS对这种集流型电磁流量计建立磁场仿真模型,同时提出磁场强度分布评价指标;并在该评价指标下,分析研究了电磁流量计螺线管线圈安放在不同位置时该流量计测量区域的磁场强度分布情况.研究结果表明这种集流式电磁流量计螺线管线圈位置安放在测量管道内径圆半径附近时,测量区域中磁场强度分布效果较佳.     

电磁场作用下塑性变形组织细化实验研究

采用Gleeble1500热力模拟实验机和自行设计的电磁装置,研究了低碳钢在塑性变形时电磁场作用对组织细化的影响,并与相同变形条件下无电磁场作用的实验结果进行了对比分析·研究结果表明,电磁场对变形后的组织有明显的影响,在相同的变形条件下随着磁场强度的增加,晶粒细化作用加强·     

旋流条件下的气液环空流流动规律研究

针对涡流工具排液效果的问题,开展了旋流条件下气液两相流动模型的研究。考虑到旋流中角速度的存在,研究中采用气液流动在径向和周向上的动量和角动量平衡的方法,建立了气液流动控制方程,计算了液膜厚度,气液相旋流强度等参数以及压降梯度,并进行涡流工具实验验证模型。涡流工具降低压降损失的机理结果表明,安装涡流工具后流动压降可以降低5%~20%。根据实验及模型,在低速（气相速度小于13 m/s）时,小旋流角和高旋流强度更利于降低压降,而高速（气相速度大于16 m/s）时,高旋流强度会增加额外摩擦阻力。旋流强度的衰减速度会随着液相速度增大而减小,而随气相速度增大而增大。该研究结果可对涡流工具进行优化设计,以达到最佳排液效果。     

方坯连铸凝固末端电磁搅拌工艺优化的数值模拟

利用ANSYS和CFX软件建立了描述160mm×160mm方坯连铸凝固末端电磁搅拌过程的数学模型.通过确立钢液黏度与温度的定量关系,考虑凝固时钢液黏度的重要影响,研究了方坯凝固末端糊状区磁场和流场的分布,以及电流强度对凝固前沿钢液最大搅拌速度的影响规律.结果表明:搅拌电流强度每增加100A,铸坯中心磁感应强度增加250×10-4T,切向电磁力增加1933N/m3,最大流速增加69cm/s.现场实验检验结果表明:60#钢凝固末端电磁搅拌器安装位置处液芯半径为344mm,最佳电磁搅拌频率为6Hz,最佳搅拌电流为380A,此时凝固前沿最大流速为165cm/s,铸坯中心碳偏析得到明显改善,中心碳偏析指数为104.     

电磁制动下板坯连铸结晶器内金属流场三维模拟的基本流态与主流场分析

在物理模拟实验的基础上, 采用基于标准k-ε 湍流模型的三维稳态流动与磁场耦合模型, 对电磁制动(electromagnetic braking, EMBr)条件下板坯连铸结晶器中的金属流场进行数值模拟, 研究了磁场强度及其分布对结晶器内金属流动的影响, 并与物理模拟结果进行了对比, 进一步揭示了在物理模拟中受传感器数量等限制所无法观察到的一些细微现象或局部流态及流动行为. 结果表明, 在流动控制结晶器(flow control mold, FC Mold) 电磁制动方式下,结晶器内流场具有复杂的三维特性. 此时必须注意结晶器液面流速过慢所导致的表面夹杂、横裂等问题. 合适、有效的电磁制动也应与连铸工艺相匹配.     

恒稳磁场对注流制动效果的数学模拟

在连铸结晶器内对钢水流动状态进行制动的模拟装置上,利用测逮传感器测定了有、无恒稳磁场作用下液态金属的运动速度,并根据电磁流体力学理论,利用数值分析方法对制动前后的液态金属运动速度二维求解。     

镁合金轮毂低压铸造过程模拟

运用软件PAM—CAS^TM对镁合金轮毂的低压铸造过程进行了数值模拟,研究了填充和凝固过程中温度场、流场以及液体分数等主要参数的分布,预测在此过程中可能出现的各种缺陷．结合镁合金独特的物理性能,分析了这些缺陷的形成机理,给出抑制这些缺陷的方法和措施．发现通过降低浇注速度,可有效地消除在浇铸过程中所产生的气孔和部分缩孔缺陷,以获得高质量的镁合金铸件．     

双辊薄带连铸用结晶辊套温度场及其热变形

利用非线性热力耦合有限元方法,对浇铸过程中结晶辊辊套的温度场分布进行了研究,并同时计算出了结晶辊的热变形.给出了浇铸稳定阶段的结晶辊温度场分布和热变形规律;分析了浇铸速度对结晶辊温度场和热变形的影响.通过分析得出,在浇铸稳定阶段结晶辊温度只在表层区域发生周期性变化,内部保持基本稳定,浇铸速度越低,周期性变化幅度越大.     

沉降离心机圆形转鼓内液面速率的数值模拟

沉降离心机的生产能力取决于流体的轴向速率和周向速率,因此对沉降离心机转鼓内流体速度的研究有助于沉降离心机的结构优化设计。本文对沉降离心机圆形转鼓内流体速度进行了数值模拟,研究发现自由液面周向速率滞后随流量和液池深度增大而增大,自由液面轴向速率受流量、液池深度和转鼓转速的影响,并给出了它们之间的关系式。     

铝合金空心管坯电磁铸造中磁场分布的数值模拟

采用数值模拟的方法研究了铝合金空心管坯电磁铸造中磁场的分布规律·建立了包括水冷芯、外结晶器、铸锭及内/外两个线圈的二维轴对称有限元模型·通过求解磁矢势微分方程,确定了磁感应强度在空间的分布·计算结果表明:铸造过程中内外线圈相互作用,外线圈电流约为内线圈的一半时,磁感应强度分布比较均匀;线圈电流频率和相位是空心管坯电磁铸造中重要的工艺参数,适当增加频率,管的内表面侧磁感应强度明显增强;相位影响磁感应强度梯度的大小和方向·     

水平连铸二冷区喷水冷却过程数学模拟

根据成都无缝钢管厂水平连铸的生产实践，建立了铸坯凝固冷却过程数学模型，通过数学模拟仿真，找出铸坯在不同的结晶器冷却强度和不同的喷水量条件下凝固冷却过程的温度场变化，凝壳的生长规律及液芯长度等与浇注参数（拉速、浇注温度）的关系，为改善和稳定浇注过程，提高铸坯质量提供依据。     

大圆坯连铸结晶器电磁偏心搅拌的数值模拟

建立了描述大圆坯连铸结晶器电磁搅拌过程电磁场的三维数学模型,并采用实测数据对模型的准确性进行了验证.研究了不同搅拌电流强度和频率下,磁感应强度与电磁力的变化规律,并重点分析了偏心搅拌下磁感应强度和电磁力的分布特点.结果表明:磁感应强度和电磁力均随搅拌电流强度的增大而增强;随着搅拌电流频率的增大,磁感应强度逐渐减弱,而电磁力先增强后减弱,并在2.5 Hz时达到最大值;偏心搅拌时,电磁力在铸坯横截面上仍呈周向分布,但电磁力和磁感应强度的大小都出现了不对称分布,在靠外弧的一侧更大.