偏心M-EMS作用下連鑄圓坯流動-傳熱模擬
發(fā)布時間：2021-08-25 07:04
為探究偏心結(jié)晶器電磁攪拌（M-EMS）對圓坯鋼液流動和傳熱的作用,減輕偏心M-EMS對圓坯的不利影響,通過建立三維耦合模型研究了偏心M-EMS作用下?380mm連鑄圓坯鋼液流動和傳熱特點及M-EMS參數(shù)的影響。結(jié)果表明,在偏心M-EMS（300A/2Hz）作用下,由水口進入結(jié)晶器鋼液流向外弧側(cè),碰壁后會形成較大回流;外弧側(cè)鋼液溫度比內(nèi)弧側(cè)溫度高;隨著距彎月面距離增加,外弧側(cè)鋼液溫度先增加后降低,溫度最大處在MEMS中心,為1 779K;內(nèi)弧側(cè)鋼液溫度則一直降低。隨著電流強度由100增加到500A,圓坯下方回流區(qū)由1個變?yōu)?個;內(nèi)、外弧側(cè)鋼液溫差先減小后增加,在300A時最小,為8.4K。隨著電流頻率由1增加5Hz,外弧側(cè)回流區(qū)變小直至消失。當電流頻率小于3Hz時,內(nèi)、外弧側(cè)鋼液溫差小于10K;而當頻率大于3Hz時,溫差則大于16K。?380mm圓坯推薦M-EMS參數(shù)為300A/2Hz。
【文章來源】：鋼鐵. 2020,55(09)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】：8 頁
【部分圖文】：
幾何模型
磁感應強度云圖如圖2所示。圖2(a）所示為圓坯縱剖面磁感應分布云圖（300A/2Hz），圖2(b）所示為M-EMS中心橫截面磁感應分布云圖。由圖可知，外弧側(cè)磁感應強度較大，磁感應強度最大值在結(jié)晶器出口處，此處外弧側(cè)磁感應強度為0.016T，內(nèi)弧側(cè)磁感應強度為0.013T。M-EMS中心圓坯橫截面電磁力矢量圖如圖3所示。由圖可知，電磁力與磁感應強度分布類似，外弧側(cè)電磁力更大。
通過文獻[12,18]可知，電流強度對磁場的影響比電流頻率的影響更大，因此先研究電流強度的影響。為考察電流強度對圓坯流場-溫度場的影響，將電流頻率設定為2 Hz，電流強度分別設置為100、200、300、400、500A。圖4所示為不同電流強度下縱剖面流場流線圖。由圖可知，鋼液由水口進入結(jié)晶器后，由于外弧電磁力更大，鋼液沖擊軌跡開始向外弧側(cè)偏移。當電流強度為100和200A時，電磁力較小，鋼液斜沖入結(jié)晶器觸碰到外弧側(cè)后在足輥區(qū)形成1個回流區(qū)，此回流區(qū)極大；結(jié)晶器上部內(nèi)、外弧也存在回流區(qū)，但內(nèi)、外弧上回流區(qū)位置并不對稱；當電流強度為300A時，水口鋼液沖擊軌跡向外弧側(cè)偏轉(zhuǎn)角度變小，在結(jié)晶器內(nèi)、外弧側(cè)均形成上、下2個回流，但外弧側(cè)下回流區(qū)范圍較小；當電流強度為400和500A時，鋼液沖擊到M-EMS中心附近會快速向外弧側(cè)偏轉(zhuǎn)，鋼液沖擊到外弧側(cè)的位置變高，除內(nèi)、外弧存在2個位置靠上的回流區(qū)外，在足輥區(qū)會額外形成1個回流區(qū)，此回流區(qū)略靠近內(nèi)弧側(cè)。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]1850 mm×230 mm板坯連鑄結(jié)晶器流場與溫度場數(shù)值模擬[J]. 謝集祥,羅鋼,劉瀏,汪成義. 中國冶金. 2020(02)
[2]新一代高效連鑄技術發(fā)展思考[J]. 朱苗勇. 鋼鐵. 2019(08)
[3]電磁攪拌對大圓坯結(jié)晶器冶金行為影響的探討[J]. 王璞,李少翔,陳列,陳希青,王小松,張家泉. 鋼鐵. 2019(08)
[4]Φ800mm圓坯連鑄機45鋼生產(chǎn)工藝優(yōu)化[J]. 吳明洋,陳良. 中國冶金. 2018(04)
[5]大圓坯中心偏析成因解析及質(zhì)量控制的思考[J]. 張權企,董娟,夏冬冬. 冶金與材料. 2017(06)
[6]電磁攪拌作用下弧形結(jié)晶器流場的數(shù)值模擬[J]. 趙菲,白明華,徐寬,龍鵠,韓少峰,董京波. 連鑄. 2017(01)
[7]大圓坯連鑄結(jié)晶器電磁偏心攪拌的數(shù)值模擬[J]. 任兵芝,陳登福,王宏丹,漆銳. 東北大學學報(自然科學版). 2016(06)
[8]結(jié)晶器電磁攪拌電流對Φ650mm大圓坯內(nèi)部質(zhì)量的影響[J]. 孫濤,岳峰,吳華杰,郭春,馬忠存,李瑛,郭鑫. 特殊鋼. 2015(05)
[9]圓坯連鑄機結(jié)晶器電磁攪拌的研究與實踐[J]. 郭李波,馬忠存. 特鋼技術. 2015(01)
[10]Q345E低合金高強度鋼Φ600mm連鑄圓坯的生產(chǎn)實踐[J]. 王社教,倪紅衛(wèi),尹修剛,陳宏豫,成日金. 特殊鋼. 2013(05)
碩士論文
[1]特大圓坯結(jié)晶器內(nèi)鋼液流場及傳熱的研究[D]. 孫立明.燕山大學 2013
本文編號：3361638
【文章來源】：鋼鐵. 2020,55(09)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】：8 頁
【部分圖文】：
幾何模型
磁感應強度云圖如圖2所示。圖2(a）所示為圓坯縱剖面磁感應分布云圖（300A/2Hz），圖2(b）所示為M-EMS中心橫截面磁感應分布云圖。由圖可知，外弧側(cè)磁感應強度較大，磁感應強度最大值在結(jié)晶器出口處，此處外弧側(cè)磁感應強度為0.016T，內(nèi)弧側(cè)磁感應強度為0.013T。M-EMS中心圓坯橫截面電磁力矢量圖如圖3所示。由圖可知，電磁力與磁感應強度分布類似，外弧側(cè)電磁力更大。
通過文獻[12,18]可知，電流強度對磁場的影響比電流頻率的影響更大，因此先研究電流強度的影響。為考察電流強度對圓坯流場-溫度場的影響，將電流頻率設定為2 Hz，電流強度分別設置為100、200、300、400、500A。圖4所示為不同電流強度下縱剖面流場流線圖。由圖可知，鋼液由水口進入結(jié)晶器后，由于外弧電磁力更大，鋼液沖擊軌跡開始向外弧側(cè)偏移。當電流強度為100和200A時，電磁力較小，鋼液斜沖入結(jié)晶器觸碰到外弧側(cè)后在足輥區(qū)形成1個回流區(qū)，此回流區(qū)極大；結(jié)晶器上部內(nèi)、外弧也存在回流區(qū)，但內(nèi)、外弧上回流區(qū)位置并不對稱；當電流強度為300A時，水口鋼液沖擊軌跡向外弧側(cè)偏轉(zhuǎn)角度變小，在結(jié)晶器內(nèi)、外弧側(cè)均形成上、下2個回流，但外弧側(cè)下回流區(qū)范圍較小；當電流強度為400和500A時，鋼液沖擊到M-EMS中心附近會快速向外弧側(cè)偏轉(zhuǎn)，鋼液沖擊到外弧側(cè)的位置變高，除內(nèi)、外弧存在2個位置靠上的回流區(qū)外，在足輥區(qū)會額外形成1個回流區(qū)，此回流區(qū)略靠近內(nèi)弧側(cè)。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]1850 mm×230 mm板坯連鑄結(jié)晶器流場與溫度場數(shù)值模擬[J]. 謝集祥,羅鋼,劉瀏,汪成義. 中國冶金. 2020(02)
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[4]Φ800mm圓坯連鑄機45鋼生產(chǎn)工藝優(yōu)化[J]. 吳明洋,陳良. 中國冶金. 2018(04)
[5]大圓坯中心偏析成因解析及質(zhì)量控制的思考[J]. 張權企,董娟,夏冬冬. 冶金與材料. 2017(06)
[6]電磁攪拌作用下弧形結(jié)晶器流場的數(shù)值模擬[J]. 趙菲,白明華,徐寬,龍鵠,韓少峰,董京波. 連鑄. 2017(01)
[7]大圓坯連鑄結(jié)晶器電磁偏心攪拌的數(shù)值模擬[J]. 任兵芝,陳登福,王宏丹,漆銳. 東北大學學報(自然科學版). 2016(06)
[8]結(jié)晶器電磁攪拌電流對Φ650mm大圓坯內(nèi)部質(zhì)量的影響[J]. 孫濤,岳峰,吳華杰,郭春,馬忠存,李瑛,郭鑫. 特殊鋼. 2015(05)
[9]圓坯連鑄機結(jié)晶器電磁攪拌的研究與實踐[J]. 郭李波,馬忠存. 特鋼技術. 2015(01)
[10]Q345E低合金高強度鋼Φ600mm連鑄圓坯的生產(chǎn)實踐[J]. 王社教,倪紅衛(wèi),尹修剛,陳宏豫,成日金. 特殊鋼. 2013(05)
碩士論文
[1]特大圓坯結(jié)晶器內(nèi)鋼液流場及傳熱的研究[D]. 孫立明.燕山大學 2013
本文編號：3361638
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