板坯連鑄二冷區(qū)電磁攪拌耦合分析.pdf

1、本文主要以提高攪拌力為目的，對(duì)二冷區(qū)板坯電磁攪拌器結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行改造，并優(yōu)化工藝參數(shù)。依據(jù)電磁場(chǎng)的基本原理、計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（CFD）理論及有限元法，建立了描述板坯連鑄二冷區(qū)內(nèi)電磁攪拌的電磁場(chǎng)、流場(chǎng)及磁—流耦合的三維有限元數(shù)學(xué)模型，借助ANSYS 軟件對(duì)板坯二冷區(qū)電磁攪拌過程進(jìn)行了瞬態(tài)數(shù)值模擬耦合分析。 詳細(xì)分析了電磁攪拌過程中鑄坯內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度、電磁力以及鋼液流動(dòng)的情況。結(jié)果表明： 1）通過計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)對(duì)比可知，本文建立的

2、有限元模型是可靠的，二冷區(qū)內(nèi)鋼液分別在卷筒式、凸極式兩種結(jié)構(gòu)電磁攪拌器的作用時(shí)，二者得到的磁場(chǎng)分布是一致的，鋼液受到相似特征的行波電磁攪拌力。 2）二冷區(qū)內(nèi)卷筒式電磁攪拌器作用時(shí)，產(chǎn)生較大的磁感應(yīng)強(qiáng)度及電磁力，鋼液在此電磁驅(qū)動(dòng)力作用下的流速明顯大于凸極式攪拌器作用時(shí)的流速，因此卷筒型結(jié)構(gòu)的二冷區(qū)板坯電磁攪拌器更優(yōu)于凸極式的攪拌效果。 3）增加磁極、磁軛縱向截面積，可增加鐵芯的導(dǎo)磁量，從而增加了鋼液所受的電磁攪拌力，使鋼液

3、流速進(jìn)一步提高，因此可收到更好的攪拌效果。通過結(jié)構(gòu)尺寸優(yōu)化分析可得，凸極式電磁攪拌器較佳的結(jié)構(gòu)尺寸為：磁極寬150mm，磁極、磁軛高450mm，磁軛厚220mm。 4）增加線圈電流頻率，鋼液流速先增加后減小，；增加線圈電流強(qiáng)度，攪拌區(qū)域鋼液流速單調(diào)增加，當(dāng)電流強(qiáng)度大于800A 時(shí)，電流強(qiáng)度對(duì)鋼液流速影響不大。由參數(shù)優(yōu)化分析可知，800A、3Hz 為理想的工藝參數(shù)。 利用本文提出的數(shù)學(xué)模型及模擬結(jié)果可以分析具體工況和具體操