隨著結(jié)晶器電磁攪拌技術(shù)的廣泛應(yīng)用和水口形狀的改進(jìn),許多冶金工作者對(duì)結(jié)晶器內(nèi)流動(dòng)和溫度變化進(jìn)行大量的研究,但對(duì)結(jié)晶器電磁攪拌作用下以及不同水口結(jié)構(gòu)時(shí)二冷區(qū)鋼液流動(dòng)和凝固研究很少。因此,系統(tǒng)研究結(jié)晶器電磁攪拌和水口形狀對(duì)整個(gè)凝固過(guò)程中磁場(chǎng)、流場(chǎng)、溫度場(chǎng)影響,對(duì)優(yōu)化連鑄生產(chǎn)工藝和獲得優(yōu)良鑄坯質(zhì)量具有重要意義。本文以某鋼廠(chǎng)Φ250mm的GCr15鋼為研究對(duì)象,以連鑄二冷區(qū)液穴凝固過(guò)程為主要內(nèi)容,以金屬凝固機(jī)理、傳熱和流動(dòng)方程和麥克斯韋方程組為理論基礎(chǔ)。采用數(shù)值模擬的方法,將電磁場(chǎng)、流場(chǎng)、溫度場(chǎng)進(jìn)行耦合,對(duì)結(jié)晶器電磁攪拌作用下和不同水口形狀時(shí)圓坯二冷區(qū)凝固過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬,分析不同電磁攪拌電流強(qiáng)度和水口結(jié)構(gòu)對(duì)鑄坯溫度場(chǎng)和流場(chǎng)分布規(guī)律的影響,根據(jù)坯殼厚度和彎月面波動(dòng)情況確定合理的電磁攪拌電流強(qiáng)度和水口結(jié)構(gòu)。研究結(jié)果表明:電磁力能改變結(jié)晶器內(nèi)鋼液流動(dòng)形態(tài),使結(jié)晶器內(nèi)鋼液傳熱速度加快,熱區(qū)位置提高,二冷區(qū)出口凝固率增加。隨著電流強(qiáng)度增大,二冷區(qū)鑄坯溫度降低,坯殼厚度增加。與直通水口對(duì)比,多孔水口能增強(qiáng)結(jié)晶器內(nèi)旋渦流動(dòng),旋渦上移,彎月面溫度提高,內(nèi)部鋼液向壁面?zhèn)鳠峒涌?鑄坯表面溫度較高,中心鋼液溫度較低,二冷區(qū)出口凝固率較大。多孔水口對(duì)鑄坯流場(chǎng)和溫度場(chǎng)的改變與電磁攪拌對(duì)直通水口鑄坯影響效果相似,多孔水口加入電磁力后,結(jié)晶器內(nèi)鋼液溫度升高,沒(méi)有凝固坯殼生成。研究結(jié)果表明,對(duì)本文所研究的圓坯連鑄結(jié)晶器電磁攪拌,選擇攪拌電流強(qiáng)度500A,對(duì)于多孔水口不應(yīng)加結(jié)晶器電磁攪拌或施加較小強(qiáng)度電磁力。
【學(xué)位單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類(lèi)】：TF341.6
【部分圖文】：

圖 1-1 不同攪拌器安裝位置示意圖[1]879表 1-1 各種方坯連鑄 EMS 的應(yīng)用特征M-EMS S-EMS F-EM結(jié)晶器中下部水套或外部二冷區(qū)結(jié)晶器出口與糊狀區(qū)之間鋼液凝冷軋鋼、鎮(zhèn)定鋼、彈、高碳鋼及低合金鋼普板、不銹鋼、厚板、工具鋼等彈簧鋼偏析有高要小方坯內(nèi)裝式：200mm，6~8Hz；小外裝式：100~200mm方坯外裝式：小方坯：≤150mm工頻；小方坯：150~200mm，在輥后10~18Hz；大方坯小方坯10~18Hz；250~560m

a)橫截面特殊點(diǎn)分布 b)拉坯方向各區(qū)域出口分布圖 2-1 鑄坯各個(gè)特殊點(diǎn)示意圖圖 2-2 為鑄坯縱截面云圖。由圖 2-2a)可知，鋼液從進(jìn)入結(jié)晶器到出二冷區(qū)面溫度不斷降低，熱量由從中心不斷傳到鑄坯表面。由圖 2-2b)可知，鋼液從水出后形成一定沖擊深度，但這個(gè)沖擊只存在于結(jié)晶器且運(yùn)動(dòng)速度下降非�？�，晶器之后，鋼液流動(dòng)緩慢，結(jié)晶器區(qū)具體流動(dòng)狀態(tài)可見(jiàn)圖 2-2c)。

a)橫截面特殊點(diǎn)分布 b)拉坯方向各區(qū)域出口分布圖 2-1 鑄坯各個(gè)特殊點(diǎn)示意圖圖 2-2 為鑄坯縱截面云圖。由圖 2-2a)可知，鋼液從進(jìn)入結(jié)晶器到出二冷區(qū)溫度不斷降低，熱量由從中心不斷傳到鑄坯表面。由圖 2-2b)可知，鋼液從水后形成一定沖擊深度，但這個(gè)沖擊只存在于結(jié)晶器且運(yùn)動(dòng)速度下降非�？欤髦�，鋼液流動(dòng)緩慢，結(jié)晶器區(qū)具體流動(dòng)狀態(tài)可見(jiàn)圖 2-2c)。

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