【摘要】：夾雜物的特征在鋼材中扮演著重要的角色,很多工藝和理論都是以夾雜物為核心進(jìn)行研究。電磁場的應(yīng)用在連鑄生產(chǎn)中起到了舉足輕重的作用。本文以雙通道式感應(yīng)加熱中間包為研究模型,對感應(yīng)加熱中間包進(jìn)行了水模型實驗,并且通過數(shù)值計算進(jìn)行了結(jié)果的對比。通過有限元分析,探討了中間包內(nèi)磁感應(yīng)強度、電磁力和焦耳熱分布;將焦耳熱和Lorentz力作為源項導(dǎo)入能量守恒方程和動量方程中,基于有限體積法,分析感應(yīng)加熱中間包的速度場和溫度場;基于濃度擴(kuò)散模型的思想,在夾雜物滿足質(zhì)量守恒和數(shù)量守恒的輸運模型情況下,考慮了電磁力的影響,推導(dǎo)出在電磁場作用下夾雜物輸運模型來研究夾雜物在中間包內(nèi)的體積濃度、數(shù)量密度和特征半徑,并且探討有無感應(yīng)加熱、三個指標(biāo)(自由液面渣層的吸附、壁面的吸附和通道的吸附)和有無對流機(jī)制物理條件下鋼液中夾雜物的碰撞長大去除情況,研究結(jié)果表明:(1)水模型實驗的溫度場和流場在誤差允許范圍內(nèi)和數(shù)值模擬的溫度場和流場結(jié)果基本保持一致。(2)不同感應(yīng)加熱功率的比值等于磁感應(yīng)強度平方比,即Pn/Pm =Bn2/Bm2;不同加熱功率的比值等于電磁力之比,即Pn/Pm=Fn/Fm4;不同加熱功率的比值等于焦耳熱功率之比,即Pn/Pm=Bn2/Bm2。(3)無感應(yīng)條件下,中間包出口溫度下降了 8K,而有感應(yīng)加熱條件下中間包出口溫度升高了 20K,可以看出感應(yīng)加熱很好地補償了溫降。(4)無感應(yīng)條件下中間包澆注室鋼液流動能促進(jìn)夾雜物的上浮,但容易產(chǎn)生卷渣;有感應(yīng)加熱條件下,延長了澆注室內(nèi)鋼液流動路徑,減弱了對包壁的沖擊,更好地促進(jìn)了夾雜物上浮去除。(5)無感應(yīng)加熱條件下夾雜物去除率為17.73%,有感應(yīng)加熱時條件下,夾雜物去除率為34.48%。(6)有感應(yīng)加熱條件下,自由液面渣層、通道和壁面對去除夾雜物的貢獻(xiàn)依次為51.29%、21.84%、26.87%,可以看出自由液面渣層的貢獻(xiàn)最大。(7)無對流機(jī)制物理條件下夾雜物的去除率為21.73%,有對流機(jī)制物理條件下夾雜物去除率為34.58%,說明對流機(jī)制對夾雜物的行為起到了重要的作用。
【圖文】：

力與粘性力之比。為熱膨脹系數(shù)，，１／Ｋ；邋Ａ７１為溫度差，Ｋ。逡逑２．１．２多普勒測速原理逡逑本實驗利用超聲多普勒測速儀（ＵＤＶ）測量中間包內(nèi)流體的流速，圖２．１為瑞士逡逑Ｓｉｇｎａｌ邋ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ邋Ｓ．Ａ．公司生產(chǎn)的超聲多普勒測速儀實物圖片及顯示畫面丨２８］，該測量系逡逑統(tǒng)由主機(jī)、鍵盤、鼠標(biāo)、超聲多普勒測速探頭等組成。超聲多普勒測速儀的測速原理逡逑－１５－逡逑

２．１．４實驗平臺逡逑實驗平臺包括：中間包模型，加熱系統(tǒng)（加熱管），熱電偶，無紙記錄儀，排水系逡逑統(tǒng)，多普勒測速儀，天平，電腦記錄系統(tǒng)組成。如圖２．２和２．３所示：逡逑＼邐／邋Ｌａｄｌｅ逡逑＼邋ｒ逡逑Ｒｅｃｅｉｖｉｎｇ邋ｃｈａｍｂｅｒ邐ｆｌ逡逑Ｎｏｚｚｌｅ逡逑Ｂｅａｔｉｎｇ邋ｐｉｐｅ邐Ｉｎｊｅｃｔｉｏｉｉ邋ｄｉａｍｂｅｒ逡逑圖２．２通道式感應(yīng)加熱中間包水模型實驗裝置逡逑Ｆｉｇ．邋２．２邋Ｗａｔｅｒ邋ｍｏｄｅｌｉｎｇ邋ｆｏｒ邋ｔｈｅ邋ｔｕｎｄｉｓｈ邋ｗｉｔｈ邋ｃｈａｎｎｅｌ邋ｔｙｐｅ邋ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ邋ｈｅａｔｉｎｇ逡逑－１７－逡逑
【學(xué)位授予單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TF777

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2711614