【摘要】：本文針對(duì)某大型鋼廠石油套管鋼的內(nèi)外壁元素偏析比較嚴(yán)重,在長(zhǎng)時(shí)間的硫化物和碳化物的腐蝕氣氛下,容易造成石油套管鋼內(nèi)部的腐蝕,腐蝕時(shí)間過長(zhǎng)可能導(dǎo)致石油套管的破裂,影響正常生產(chǎn)。考慮到電磁攪拌器的合理利用有降低石油套管鋼鑄坯內(nèi)部偏析的作用,因此通過數(shù)值模擬分析結(jié)晶器電磁攪拌器和末端連鑄電磁攪拌器的參數(shù),確定合理的電磁攪拌參數(shù),降低石油套管鋼內(nèi)部C、Mo元素的偏析,提高石油套管鋼的抗腐蝕。實(shí)驗(yàn)通過ANSYS軟件建立結(jié)晶器電磁攪拌器的二維和三維磁場(chǎng)和流場(chǎng)數(shù)學(xué)模型以及末端連鑄電磁攪拌器三維磁場(chǎng)模型,并通過現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)對(duì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了驗(yàn)證。分析了電磁攪拌器中心線與結(jié)晶器銅管中心線不重合對(duì)結(jié)晶器內(nèi)部磁感應(yīng)強(qiáng)度、鋼液的最大電磁力和流場(chǎng)分布的影響,末端連鑄電磁攪拌器內(nèi)液芯的最大電磁力分布和最佳鋼液流速范圍,確定和結(jié)晶器電磁攪拌器和末端連鑄電磁攪拌器的最佳參數(shù)。同時(shí)采用白亮帶法對(duì)末端連鑄電磁攪拌強(qiáng)度進(jìn)行判斷。結(jié)合石油套管鋼連鑄坯內(nèi)部成分的化學(xué)分析,確定C、Mo偏析改善情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下:結(jié)晶器電磁攪拌器模擬的磁感應(yīng)強(qiáng)度值與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)值的最大差值≤18Gs,誤差3%;末端連鑄電磁攪拌器模擬與實(shí)測(cè)的磁感應(yīng)強(qiáng)度最大差值≤12Gs,誤差2%,電磁攪拌數(shù)學(xué)模型與實(shí)際接近,可以用其描述現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)。通過數(shù)值模擬分析,發(fā)現(xiàn)當(dāng)電磁攪拌器電流強(qiáng)度一定時(shí),結(jié)晶器攪拌器頻率為4Hz,離攪拌器近一側(cè)結(jié)晶器內(nèi)鋼液電磁力達(dá)到最大。而對(duì)應(yīng)的一側(cè)的最大電磁力所對(duì)應(yīng)的頻率值大小與電流強(qiáng)度有關(guān),電流強(qiáng)度愈大,相應(yīng)的最大電磁力所對(duì)應(yīng)的頻率值也愈大。綜合分析發(fā)現(xiàn)電流強(qiáng)度為300A、頻率3Hz或4Hz的攪拌強(qiáng)度比較合適。模擬液芯直徑的變化對(duì)鋼液最大電磁力所對(duì)應(yīng)的頻率值大小的影響,發(fā)現(xiàn)當(dāng)液心直徑從70mm變化到50mm時(shí),頻率值從9Hz減小到7Hz,幾乎變化很小。但是液芯直徑變化對(duì)同一電流強(qiáng)度的最大電磁力值的大小影響較大。綜合考慮26CrMoVTiB鋼的液心直徑和流動(dòng)性等因素,最后末端電流強(qiáng)度應(yīng)該選擇在600A、頻率8Hz或9Hz。工業(yè)試驗(yàn)得出采用優(yōu)化后的電磁攪拌參數(shù):結(jié)晶器電磁攪拌器的電流強(qiáng)度為300A、頻率4Hz,末端電磁攪拌器電流強(qiáng)度600A、頻率9Hz,連鑄坯C元素極差從0.07%降到了 0.031%;Mo元素極差從0.08%降到了 0.038%。
【學(xué)位授予單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TF777;TE931.2
【圖文】：

邐（ｂ）Ｒｏｔａｒｙ邋ｍｉｘｅｒ逡逑１．２．３旋轉(zhuǎn)電磁攪拌的結(jié)構(gòu)形式逡逑旋轉(zhuǎn)攪拌器的形狀如圖１．２所示，最外層的是攪拌器外殼。外殼的主要目的是固定逡逑鐵芯和降低攪拌器漏磁。然后是鐵芯，鐵芯被焊接在攪拌器上的外殼上。鐵芯的主要目逡逑的是纏繞線圈和起到導(dǎo)磁的作用，鐵芯的導(dǎo)磁性和長(zhǎng)度直接關(guān)系到攪拌器的有效攪拌長(zhǎng)逡逑度。而最內(nèi)層是擋水板也就是內(nèi)套。攪拌器里面還包含冷卻裝置。內(nèi)套主要作用是降低逡逑鑄坯表面輻射到攪拌器內(nèi)熱量，同時(shí)防止水汽進(jìn)入攪拌內(nèi)，影響攪拌器的使用壽命［１５］。逡逑圖１．２旋轉(zhuǎn)攪拌器實(shí)體圖形逡逑Ｆｉｇｌ邋．２邋Ｅｎｔｉｔｙ邋ｇｒａｐｈ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｒｏｔａｒｙ邋ｍｉｘｅｒ逡逑１．２．４旋轉(zhuǎn)電磁攪拌的激勵(lì)原理逡逑圖１．３為旋轉(zhuǎn)電磁攪拌器，圖中線圈ＡＸ、ＢＹ、ＣＺ為攪拌器Ａ、Ｂ、Ｃ的三相繞組，逡逑當(dāng)三相繞組內(nèi)通入三相對(duì)稱交流電流后，就會(huì)在內(nèi)腔中激發(fā)出一個(gè)正弦分布磁場(chǎng)。通入逡逑－４－逡逑

１．３數(shù)值模擬在連續(xù)鑄鋼中的應(yīng)用逡逑數(shù)值模擬是隨著計(jì)算機(jī)水平而發(fā)展起來的一種研究方法。它實(shí)際上是對(duì)物理行簡(jiǎn)化，使之滿足現(xiàn)有技術(shù)手段能夠解決的數(shù)學(xué)模型，但簡(jiǎn)化過程要滿足實(shí)際要一個(gè)非常復(fù)雜的過程，這個(gè)過程主要需要作者直接完成。數(shù)值模擬用于冶金連續(xù)程主要原因是它方便而且節(jié)約實(shí)驗(yàn)成本，并切模擬結(jié)果比較合理能夠指導(dǎo)生產(chǎn)。逡逑

東北大學(xué)碩士學(xué)位論文邐第２章電磁攪拌模型的建立逡逑第２章電磁攪拌模型的建立逡逑電磁攪拌數(shù)學(xué)模型的建立一般包括：幾何模型建立，模型假設(shè)，物性參數(shù)的選擇，逡逑邊界條件的選擇，網(wǎng)格劃分以及激勵(lì)磁場(chǎng)的選擇等。逡逑２．１幾何模型建立逡逑電磁攪拌器的實(shí)體結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，可以根據(jù)不同結(jié)構(gòu)的物性參數(shù)，對(duì)模型進(jìn)行簡(jiǎn)化。逡逑如結(jié)晶器內(nèi)的冷卻系統(tǒng)的相對(duì)磁導(dǎo)率與電導(dǎo)率與空氣比較相近，可以簡(jiǎn)化成空氣。逡逑Ｍ－ＥＭＳ和Ｆ－ＥＭＳ簡(jiǎn)化后的幾何模型如圖２．１和２．２所示。逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2799974