電磁攪拌圓坯連鑄結(jié)晶器電磁場(chǎng)與流場(chǎng)的數(shù)值模擬研究

《電磁攪拌圓坯連鑄結(jié)晶器電磁場(chǎng)與流場(chǎng)的數(shù)值模擬研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。

1、萬(wàn)方數(shù)據(jù)分類(lèi)號(hào)UDC密級(jí)學(xué)位論文電磁攪拌圓坯連鑄結(jié)晶器電磁場(chǎng)與流場(chǎng)的數(shù)值模擬研究作者姓名：指導(dǎo)教師：李星姜周華教授耿鑫講師東北大學(xué)材料與冶金學(xué)院申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士學(xué)科類(lèi)別：工學(xué)學(xué)科專(zhuān)業(yè)名稱(chēng)：鋼鐵冶金論文提交日期：2014年6月論文答辯日期：2014年6月學(xué)位授予日期：2014年7月答辯委員會(huì)主席：姜茂發(fā)教授評(píng)閱人：戰(zhàn)東平副教授王連海高級(jí)工程師東北大學(xué)2014年6月萬(wàn)方數(shù)據(jù)AThesisinFerrousMetallurgyResearchon州umencalSlmUlatlon0I1^lT●l一●l』●一ElectromagneticFieldandFlowFieldi

2、nRoundBilletContinuousCastingMoldwithElectromagneticStirringByLiXingSupervisor：ProfessorJiangZhouhuaLectorGengXinNortheasternUniversityJune2014萬(wàn)方數(shù)據(jù)獨(dú)創(chuàng)，l

3、生聲明本人聲明，所呈交的學(xué)位論文是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下完成的。論文中取得的研究成果除加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人己經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果，也不包括本人為獲得其他學(xué)位而使用過(guò)的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均己在論文中作了明確的說(shuō)明并表示謝意。學(xué)位論文作

4、者簽名：蒼星日期：bI牛6．邛學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū)本學(xué)位論文作者和指導(dǎo)教師完全了解東北大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定：即學(xué)校有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤(pán)，允許論文被查閱和借閱。本人同意東北大學(xué)可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索、交流。作者和導(dǎo)師同意網(wǎng)上交流的時(shí)間為作者獲得學(xué)位后：半年口一年口一年半口學(xué)位論文作者簽名：旌簽字日期：山lV．s·1力甲專(zhuān)習(xí)。彳辦∥吣一Z西洲兩孔融兩名期簽日程茅Jiyc一導(dǎo)簽萬(wàn)方數(shù)據(jù)東北大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要電磁攪拌圓坯連鑄結(jié)晶器電磁場(chǎng)與流場(chǎng)的數(shù)值模擬研究摘要連鑄電磁攪拌技術(shù)是改善鑄坯質(zhì)量的重要技術(shù)手

5、段。它是借助在鑄坯液相穴內(nèi)感生的電磁力強(qiáng)化液相穴內(nèi)鋼水的運(yùn)動(dòng)，從而控制鑄坯的凝固過(guò)程。連鑄電磁攪拌能夠促進(jìn)凝固前沿冷熱鋼水混合，降低溫度梯度，改善鑄坯的凝固組織，提高鋼液的潔凈度，擴(kuò)大等軸晶區(qū)，減少成分偏析，減輕或消除中心疏松和中心縮孔等。對(duì)電磁攪拌作用的基礎(chǔ)理論研究主要是通過(guò)理論解析和數(shù)值模擬的方法。由于進(jìn)行理論解析是非常困難的，因此，對(duì)其進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算就顯得非常必要。本課題以某廠(chǎng)圓坯連鑄結(jié)晶器電磁攪拌器為研究對(duì)象，利用ANSYS軟件建立電磁攪拌圓坯結(jié)晶器電磁場(chǎng)的計(jì)算模型，求解獲得電磁場(chǎng)的分布規(guī)律以及不同工藝參數(shù)對(duì)其的影響機(jī)理，并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性。結(jié)

6、果表明：(1)所建立的模型是合理的。(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度在軸線(xiàn)方向上由攪拌器中心向兩頭逐漸減小，在水平方向上由圓心向邊緣逐漸增大。切向電磁力在攪拌器中心取得最大值，在結(jié)晶器出口處由于沒(méi)有了銅管的屏蔽作用而出現(xiàn)回增現(xiàn)象；在水平方向上隨著距圓心距離的增加而增大。(3)磁感應(yīng)強(qiáng)度與電流強(qiáng)度為線(xiàn)性增加關(guān)系。當(dāng)電流頻率為2．5Hz時(shí)，電流強(qiáng)度每增加100A，攪拌器中心位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度約增加12mT。切向電磁力與電流強(qiáng)度為近似拋物線(xiàn)增加關(guān)系。(4)磁感應(yīng)強(qiáng)度與電流頻率為線(xiàn)性減小關(guān)系。當(dāng)電流強(qiáng)度為400A時(shí)，電流頻率每增加1Hz，攪拌器中心位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度約減小6．8mT。切向電磁力隨著

7、電流頻率的增加呈先增大后減小的趨勢(shì)，在頻率為8．0Hz時(shí)達(dá)到最大值。利用CFX軟件建立電磁攪拌圓坯結(jié)晶器流場(chǎng)的計(jì)算模型，將電磁場(chǎng)模擬得到的電磁力的時(shí)均值作為方程式源項(xiàng)加入到動(dòng)量方程中，求解獲得流場(chǎng)的分布規(guī)律以及不同工藝參數(shù)對(duì)其的影響機(jī)理。結(jié)果表明：(1)無(wú)電磁攪拌時(shí)，鋼液在水平方向上流速很小，攪拌器中心水平面的最大流速僅為0．010m／s。在軸線(xiàn)方向上，形成簡(jiǎn)單的一次流模式。(2)有電磁攪拌時(shí)，鋼液在水平方向上呈漩渦狀流動(dòng)，切向速度在距圓心135mm位置處達(dá)到最大，而后由于壁面效應(yīng)迅速減小，當(dāng)電流強(qiáng)度為400A、電流頻率為2。5Hz時(shí)，切向速度的最大值為0．560m／s

8、。在軸線(xiàn)方向上，則形成一個(gè)特殊的二次流模式。(3)隨著電流強(qiáng)度的增加，切向速度增大，主環(huán)流區(qū)位置提高，下環(huán)流區(qū)域的范圍增大；隨著電流頻率的增加，流場(chǎng)的變化規(guī)律與電流強(qiáng)度增加時(shí)相同；拉速對(duì)切向速度的影響較小，但提高拉速會(huì)使鋼液的初始速度增大，主環(huán)流區(qū)位置下降，下環(huán)流區(qū)域的范圍縮小。．T¨一萬(wàn)方數(shù)據(jù)東北大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要根據(jù)數(shù)值模擬得到的合理工藝參數(shù)的范圍，在目前現(xiàn)有工藝條件的基礎(chǔ)上，針對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)結(jié)晶器電磁攪拌的工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化試驗(yàn)，并對(duì)不同試驗(yàn)參數(shù)下圓坯的低倍質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果表明：(1)與電流頻率相比，電流強(qiáng)度對(duì)中心等軸晶率的影響更加顯