感應(yīng)加熱利用在工件中產(chǎn)生的渦流對工件進行加熱，具有效率高、控制精確、污染少等特點，被廣泛地應(yīng)用于煉鋼等工業(yè)生產(chǎn)之中。傳統(tǒng)連鑄坯感應(yīng)加熱器設(shè)計方法是在工程計算基礎(chǔ)上，反復(fù)進行試驗，改變設(shè)計參數(shù)的過程。這種方法耗時費力，并且成本高、周期長。隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，通過數(shù)值模擬技術(shù)得到結(jié)果的精度和速度不斷提高，數(shù)值模擬技術(shù)在感應(yīng)加熱器設(shè)計與控制中也顯得越來越重要。 本研究從電磁感應(yīng)加熱基礎(chǔ)理論及實際工況入手，在現(xiàn)有常規(guī)的有限元算法基礎(chǔ)上，增加了對感應(yīng)加熱前溫度分布不均勻、感應(yīng)線圈電流隨時間變化、連鑄坯所處環(huán)境溫度變化等實際影響因素的考慮，建立更為精確的有限元模型進行模擬計算，實現(xiàn)對感應(yīng)加熱過程精確仿真。研究得出的主要結(jié)論為： (1)通過有限元改進算法，結(jié)合實際工廠參數(shù)，將感應(yīng)加熱過程分為熱送、加熱、均熱三個階段模擬，取出三個階段的截面溫度分布，關(guān)鍵路徑曲線及關(guān)鍵點溫度變化曲線進行分析，發(fā)現(xiàn)了連鑄坯在感應(yīng)加熱過程的溫度分布及變化規(guī)律。然后將模擬的結(jié)果與實際測量數(shù)據(jù)進行比較，驗證了模擬方法的高精度性。 (2)研究線圈內(nèi)方孔尺寸、電流頻率、感應(yīng)線圈電流大小、感應(yīng)器間距、環(huán)境溫度以及爐內(nèi)溫度等因素...

【文章頁數(shù)】：63 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 選題背景與意義
    1.2 國內(nèi)外發(fā)展狀況
        1.2.1 國內(nèi)外連鑄坯熱送熱裝技術(shù)發(fā)展狀況
        1.2.2 連鑄坯熱送熱裝技術(shù)的優(yōu)勢
        1.2.3 國內(nèi)外感應(yīng)加熱數(shù)值模擬的研究狀況
    1.3 本文的主要研究內(nèi)容及創(chuàng)新點
        1.3.1 主要研究內(nèi)容
        1.3.2 創(chuàng)新點
    1.4 本章小結(jié)
第2章 感應(yīng)加熱原理及工程計算
    2.1 電磁場理論基礎(chǔ)
        2.1.1 麥克斯韋方程組
        2.1.2 基于位函數(shù)的渦流場方程
        2.1.3 電磁場中的邊界條件
    2.2 溫度場理論基礎(chǔ)
    2.3 渦流生熱
    2.4 集膚效應(yīng)和渦流密度
    2.5 電磁感應(yīng)加熱的方式
    2.6 電磁場滯后時間
    2.7 本章小結(jié)
第3章 連鑄坯電磁感應(yīng)加熱的有限元分析建模
    3.1 耦合場類型及方法
        3.1.1 直接方法
        3.1.2 載荷傳遞耦合方法
    3.2 電磁熱耦合問題
        3.2.1 電磁熱耦合問題的求解方法
        3.2.2 感應(yīng)加熱階段有限元模擬方案的確定
        3.2.3 物料屬性參數(shù)的設(shè)置
    3.3 電磁感應(yīng)加熱有限元模型的建立
        3.3.1 問題的描述與假設(shè)
        3.3.2 物料屬性
        3.3.3 感應(yīng)加熱前初始溫度的確定
        3.3.4 有限元分析的關(guān)鍵技術(shù)處理
    3.4 本章小結(jié)
第4章 連鑄坯電磁感應(yīng)加熱實際工況模擬
    4.1 參數(shù)設(shè)置
    4.2 熱送階段的模擬分析
    4.3 感應(yīng)加熱階段的模擬分析
        4.3.1 截面渦流場分布及分析
        4.3.2 截面溫度場分布及分析
    4.4 均熱階段的模擬分析
    4.5 熱送、加熱、均熱階段的有限元模擬結(jié)果對比
    4.6 全局模擬 6m 長連鑄坯
    4.7 本章小結(jié)
第5章 連鑄坯感應(yīng)加熱過程影響因素分析
    5.1 線圈內(nèi)方孔尺寸
    5.2 電流頻率
    5.3 感應(yīng)線圈電流
    5.4 感應(yīng)器間距
    5.5 環(huán)境溫度
    5.6 爐內(nèi)溫度
    5.7 本章小結(jié)
第6章 連鑄坯感應(yīng)加熱仿真原型系統(tǒng)開發(fā)
    6.1 開發(fā)目的
    6.2 原型系統(tǒng)設(shè)計
        6.2.1 需求分析
        6.2.2 基本設(shè)計概念和處理流程
        6.2.3 系統(tǒng)流程圖
        6.2.4 主要功能模塊
        6.2.5 界面設(shè)計
        6.2.6 數(shù)據(jù)庫設(shè)計
    6.3 原型系統(tǒng)效果
    6.4 本章小結(jié)
第7章 總結(jié)與展望
    7.1 總結(jié)
    7.2 展望
致謝
參考文獻
附錄 作者在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及參加的科研項目



本文編號：3747471