結晶器電磁攪拌技術是通過在結晶器外部施加交變電磁場來控制鑄坯初始凝固過程的,具有改善鑄坯凝固組織、提高鑄坯表面質(zhì)量的冶金效果。系統(tǒng)研究電磁攪拌作用下結晶器內(nèi)鋼液的磁場、流場、溫度場以及初始坯殼凝固組織有助于深入了解結晶器電磁攪拌的作用機理,對優(yōu)化連鑄生產(chǎn)工藝具有重要的指導意義。本文以某鋼廠Φ250mm連鑄圓坯結晶器為研究對象,采用電磁場-流場-溫度場單向順序耦合的方法,利用有限元軟件ANSYS-CFX,模擬連鑄圓坯結晶器在電磁攪拌作用下的鋼液流場和溫度場的分布,分析電磁攪拌強度,拉坯速度,水口浸入深度等對鋼液流場和溫度場分布的影響。結果表明:在電磁攪拌作用下,結晶器內(nèi)鋼液流場和溫度場分布會發(fā)生明顯的變化,鋼液熱區(qū)位置得到提高,溫度分布更加均勻;隨著電磁攪拌強度增加,電磁攪拌效果增強,鋼液回流強度增大,熱區(qū)位置提高。由于電磁攪拌強度過大會造成水口附近的液面波動劇烈,發(fā)生卷渣現(xiàn)象。因此,綜合考慮各因素的影響,確定本文所研究圓坯連鑄結晶器的電磁攪拌參數(shù)為:電流強度480A,電流頻率3Hz。利用有限元軟件,基于CAFE法,對結晶器冷卻段82B高碳鋼凝固組織進行了數(shù)值模擬分析,給出了不同澆注溫度... 

【文章來源】：燕山大學河北省

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 連鑄技術簡介
    1.2 電磁攪拌技術
        1.2.1 電磁攪拌技術的發(fā)展
        1.2.2 電磁攪拌技術國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.3 電磁攪拌數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀
    1.3 電磁攪拌主要形式及特點
    1.4 電磁攪拌作用效果的影響因素
    1.5 選題背景與意義
    1.6 研究的主要內(nèi)容
第2章 電磁攪拌作用下結晶器內(nèi)多物理場數(shù)值模擬
    2.1 數(shù)學模型描述
        2.1.1 基本假設
        2.1.2 電磁場控制方程
        2.1.3 流場控制方程
        2.1.4 傳熱控制方程
    2.2 有限元模型
        2.2.1 磁場求解有限元模型
        2.2.2 耦合場求解有限元模型
    2.3 定解條件
        2.3.1 電磁場求解邊界條件
        2.3.2 耦合場邊界條件
    2.4 模擬結果分析
        2.4.1 電磁場模擬結果分析
        2.4.2 流場模擬結果分析
        2.4.3 溫度場模擬結果分析
    2.5 本章小節(jié)
第3章 工藝參數(shù)對結晶器內(nèi)鋼液流場和溫度場的影響
    3.1 電磁攪拌強度對結晶器內(nèi)鋼液流場和溫度場分布的影響
        3.1.1 不同電磁攪拌工藝下的磁場分布
        3.1.2 電磁攪拌強度對結晶器內(nèi)流場分布的影響
        3.1.3 電磁攪拌強度對結晶器內(nèi)溫度場分布的影響
    3.2 拉坯速度對結晶器內(nèi)鋼液流場和溫度場分布的影響
        3.2.1 拉坯速度對結晶器內(nèi)流場分布的影響
        3.2.2 拉坯速度對結晶器內(nèi)溫度場分布的影響
    3.3 水口浸入深度對結晶器內(nèi)鋼液流場和溫度場分布的影響
    3.4 電磁攪拌工藝參數(shù)的選擇
    3.5 本章小結
第4章 結晶器內(nèi)鑄坯凝固組織數(shù)值模擬
    4.1 凝固組織模擬的基本原理
    4.2 數(shù)學模型
        4.2.1 宏觀凝固傳熱數(shù)學模型
        4.2.2 微觀形核模型
        4.2.3 生長動力學模型
    4.3 有限元模型
    4.4 材料熱物性參數(shù)
    4.5 結晶器傳熱邊界條件
    4.6 無電磁攪拌時鑄坯凝固組織數(shù)值模擬
        4.6.1 宏觀溫度場結果分析
        4.6.2 微觀凝固組織結果分析
        4.6.3 鋼液過熱度對凝固組織的影響
        4.6.4 最大形核密度對凝固組織的影響
    4.7 結晶器電磁攪拌凝固組織模擬
        4.7.1 電磁攪拌作用實現(xiàn)原理介紹
        4.7.2 電磁攪拌作用下形核參數(shù)的確定
    4.8 本章小結
結論
參考文獻
致謝



本文編號：3359017