電磁攪拌技術(shù)廣泛應(yīng)用于方圓坯的連鑄生產(chǎn)過程,電磁攪拌通過感生電磁力控制和改變鋼液的流動形態(tài),可有效提升鑄坯質(zhì)量;電磁攪拌裝置也已成為連鑄機的常規(guī)配置之一。電磁力作用下的連鑄過程涉及湍流、傳熱、傳質(zhì)、凝固等多種物理現(xiàn)象,很難通過生產(chǎn)現(xiàn)場測量和物理實驗來調(diào)查連鑄過程的宏觀傳輸行為,本文采用數(shù)值模擬對此進行了一系列的研究�；谟邢拊椒�,提出了一種新的求解電磁轉(zhuǎn)矩的數(shù)值模型,并通過自主設(shè)計的電磁轉(zhuǎn)矩測量裝置驗證了此模型。通過計算鑄坯在不同頻率下的最大電磁轉(zhuǎn)矩可獲得最佳頻率;鑄坯斷面越大,結(jié)晶器銅管越厚,最佳頻率越低。然而,若攪拌器與結(jié)晶器的相對位置過低,最佳頻率的規(guī)律發(fā)生改變,可能不再有最佳頻率。糊狀區(qū)系數(shù)嚴(yán)重影響連鑄流動與凝固耦合模擬的準(zhǔn)確性,基于前人理論研究工作明確了糊狀區(qū)系數(shù)的表達式,定量分析了數(shù)值模擬中糊狀區(qū)系數(shù)對鋼液流動與凝固的影響。連鑄模擬過程糊狀區(qū)系數(shù)合理的取值范圍是1×108-5×108,其具有較好的適用性。建立了磁流體力學(xué)耦合模型以研究大方坯結(jié)晶器電磁攪拌對鋼液流動與凝固的影響。結(jié)果表明,在結(jié)晶器電磁攪拌的作用下,鋼液會在結(jié)晶器區(qū)域形成沿著鑄坯軸向的旋轉(zhuǎn)流動。隨著電流強度的... 

【文章來源】：北京科技大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖２－１不同磁場形態(tài)的電磁攪拌器示意圖：（ａ）旋轉(zhuǎn)型，（ｂ）直線型，（ｃ）燦旋型??１、旋轉(zhuǎn)型電磁攪拌器：旋轉(zhuǎn)電磁攪拌器的工作原理類似于普通的異步電??動機［７］，攪拌器類似電機的定子，鋼液相當(dāng)于電機的轉(zhuǎn)子

液內(nèi)非金屬夾雜物的去除，得到質(zhì)量較好的鑄坯。但這種攪拌器結(jié)構(gòu)復(fù)??雜，造價高，維修難，因此應(yīng)用不廣泛。??（２）按電磁攪拌器在連鑄機上的安裝位置分類［７，８］??按照電磁攪拌器安裝位置的不同，可分為結(jié)晶器電磁攪拌（Ｍｏｌｄ??Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ?Ｓｔｉｒｒｉｎｇ，Ｍ－ＥＭＳ）、二冷區(qū)電磁攪拌（Ｓｔｒａｎｄ?Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ??Ｓｔｉｒｒｉｎｇ，Ｓ－ＥＭＳ?）和凝固末端電磁攪拌（Ｆｉｎａｌ?Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ?Ｓｔｉｒｒｉｎｇ，??Ｆ－ＥＭＳ）。如圖２－２所示。??ｆ??結(jié)晶器電磁攪拌（Ｍ－ＥＭＳ）??二冷區(qū)電磁攪拌（Ｓ－ＥＭＳ）??Ｖ??＊固末端電磁攪拌（Ｆ－ＥＭＳ）??圖２－２連鑄機上不同位置處電磁攜禪示意圖??１、結(jié)晶器電磁攪拌（Ｍ－ＥＭＳ）：電磁攪拌器安裝在結(jié)晶器區(qū)域，對結(jié)晶??器內(nèi)鋼液實施攪拌，跨于結(jié)晶器和足輥區(qū)的電磁攪拌也可以歸于這一類。對??于方圓坯，Ｍ－ＥＭＳ通常采用旋轉(zhuǎn)磁場攪拌器。旋轉(zhuǎn)磁場的攪拌使鑄坯液相穴??內(nèi)的鋼液以一定速度繞軸做水平旋轉(zhuǎn)運動，對鋼液內(nèi)夾雜物的上浮和去除，??坯殼沿周向的均勻生長以及鋼液的過熱耗散都起到了積極的促進作用［９－１１］。??－５?－??

?北京科技大學(xué)博士學(xué)位論文???小斷面等，要產(chǎn)生充分大的等軸晶區(qū)或使中心縮孔和中心偏析減少到一個可??以接受的程度，僅采用一段攪拌是不夠的，需要根據(jù)鋼種、鑄坯斷面和質(zhì)量??要求以及電磁攪拌的冶金機理，對單一攪拌進行不同組合，如圖２－３所示。??其中二段組合攪拌有：Ｍ＋Ｆ－ＥＭＳ、Ｍ＋Ｓ－ＥＭＳ、Ｓ１＋Ｓ２－ＥＭＳ、Ｓ＋Ｆ－ＥＭＳ?等。??就在線使用情�？�，大多數(shù)采用Ｍ＋Ｆ－ＥＭＳ；而ＳＡＳｙＥＭＳ、Ｓ＋Ｆ－ＥＭＳ只用??于高碳鋼大方坯連鑄，為數(shù)不多；三段組合攪拌Ｍ＋Ｓ＋Ｆ－ＥＭＳ只適用于高碳??鋼、小斷面、高拉速連鑄，為數(shù)也極少。??ｖｖｖ??（ａ）Ｍ＋Ｆ－ＥＭＳ?（ｂ）Ｓ＋Ｆ－ＥＭＳ?⑷Ｍ＋Ｓ＋Ｆ－ＥＭＳ??圖２－３連鑄電磁撥伴不同組合方式示意圖??２．１．２電磁攪拌的冶金功能??電磁攪拌在連鑄工藝中的冶金效果主要體現(xiàn)為改善鑄坯質(zhì)量、優(yōu)化生產(chǎn)??工藝流程和提高產(chǎn)品性能等。結(jié)晶器電磁攪拌的冶金作用主要有以下幾個方??面：??（１）提髙鑄坯的等軸晶率：結(jié)晶器電磁攪拌使鋼液產(chǎn)生循環(huán)流動，改善??從鑄坯中心至表層的傳熱，加速鋼液過熱的耗散，從而提高鑄坯凝固組織中??的等軸晶率。當(dāng)鋼液過熱度較高時，在溫度梯度方向以樹枝狀凝固，一旦過??熱耗散掉，鋼液溫度降至液相線和固相線之間時，就會出現(xiàn)一些小等軸晶核，??這些小等軸晶核保存在鋼液中，隨著鋼液的進一步冷卻而生長，并由于攪拌??所產(chǎn)生的流動充滿鑄坯液相穴，最終在鑄坯內(nèi)部以細小等軸晶凝固。有研究??表明［１６］，相同過熱度澆鑄條件下，與不采用結(jié)晶器電磁攪拌情況下相比，采??用結(jié)晶器電磁攪拌澆鑄高碳鋼小圓坯時，鑄坯內(nèi)部等軸晶率可提高１５％－２０％??左右。??（

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3340628