組合攪拌模式是控制特殊鋼鑄態(tài)組織與均質(zhì)性的重要手段。為深入揭示連鑄結(jié)晶器電磁攪拌（Moldelectromagnetic stirring,M-EMS）和凝固末端電磁攪拌（Final electromagnetic stirring,F-EMS）的復(fù)合作用行為,基于麥克斯韋方程和低雷諾數(shù)湍流模型建立斷面250mm×280mm的20Cr Mo A齒輪鋼大方坯連鑄過程電磁-流動-傳熱與凝固三維耦合數(shù)值模型�；趯崪yM-EMS中心線磁感應(yīng)強度及F-EMS作用下的鑄態(tài)組織白亮帶寬度驗證模型的可靠性。研究結(jié)果表明,M-EMS促使結(jié)晶器區(qū)域鋼液產(chǎn)生水平旋流并沖刷凝固前沿,加強鋼液和凝固坯殼的換熱,可使鋼液過熱完全耗散及其凝固終點位置不同程度地前移,促進柱狀晶向等軸晶的轉(zhuǎn)變（Columnar to equiaxed transition,CET）,從而可實現(xiàn)F-EMS作用區(qū)域為中心等軸晶區(qū)。組合攪拌作用下鑄坯末攪區(qū)域液相穴寬度減小,糊狀區(qū)內(nèi)鋼液對凝固前沿的沖刷速度降低,從而不易產(chǎn)生常見的負偏析白亮帶缺陷。碳偏析檢測結(jié)果表明,M-EMS可能造成大方坯出現(xiàn)一定程度的皮下負偏析和CET轉(zhuǎn)變區(qū)的正偏析,但其... 

【文章來源】：機械工程學(xué)報. 2020,56(12)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

電磁攪拌裝置結(jié)構(gòu)與位置示意圖

圖2對比了電流350 A、頻率3 Hz時，結(jié)晶器銅管不同溫度下(室溫Tmold=298 K，在線工作Tmold=423 K)無鑄坯時中心線上的磁感應(yīng)強度沿拉坯方向的分布。在生產(chǎn)中的2個澆次間隔，利用高斯計測量了結(jié)晶器中心線上的磁感應(yīng)強度�？梢姡~管溫度為298 K時的模型計算結(jié)果與測量值良好吻合，模型準確可靠。考慮到實際生產(chǎn)中銅管溫度較高，電導(dǎo)率下降，因此后續(xù)計算均采用Tmold=423 K時的銅管電導(dǎo)率。圖3a給出工作電流350 A、頻率3 Hz時，M-EMS中心橫截面處電磁力矢量圖。橫截面上的電磁力周向分布，隨著距鑄坯橫截面中心的距離增加，電磁力將增大，且在鑄坯角部達到最大值。圖3b為工作電流200 A、頻率8 Hz時，F(xiàn)-EMS中心橫截面處電磁力矢量圖，其分布規(guī)律與M-EMS大致相同，但凝固后期中心液相穴較小，有效作用于液芯的電磁力較小。

圖3a給出工作電流350 A、頻率3 Hz時，M-EMS中心橫截面處電磁力矢量圖。橫截面上的電磁力周向分布，隨著距鑄坯橫截面中心的距離增加，電磁力將增大，且在鑄坯角部達到最大值。圖3b為工作電流200 A、頻率8 Hz時，F(xiàn)-EMS中心橫截面處電磁力矢量圖，其分布規(guī)律與M-EMS大致相同，但凝固后期中心液相穴較小，有效作用于液芯的電磁力較小。2.2 流場

【參考文獻】：
期刊論文
[1]連鑄流動與凝固耦合模擬中糊狀區(qū)系數(shù)的表征及影響[J]. 李少翔,張曉萌,李亮,蘭鵬,唐海燕,張家泉.  工程科學(xué)學(xué)報. 2019(02)
[2]小方坯連鑄電磁攪拌流場和溫度場三維耦合數(shù)值分析[J]. 雷建民,宋衛(wèi)平,崔小朝.  機械工程學(xué)報. 2001(07)



本文編號：3529437