電磁攪拌作用下結(jié)晶器內(nèi)圓坯初始凝固過程數(shù)值模擬研究.pdf

1、結(jié)晶器電磁攪拌技術(shù)是通過在結(jié)晶器外部施加交變電磁場(chǎng)來(lái)控制鑄坯初始凝固過程的，具有改善鑄坯凝固組織、提高鑄坯表面質(zhì)量的冶金效果。系統(tǒng)研究電磁攪拌作用下結(jié)晶器內(nèi)鋼液的磁場(chǎng)、流場(chǎng)、溫度場(chǎng)以及初始坯殼凝固組織有助于深入了解結(jié)晶器電磁攪拌的作用機(jī)理，對(duì)優(yōu)化連鑄生產(chǎn)工藝具有重要的指導(dǎo)意義。
　　本文以某鋼廠Φ250mm連鑄圓坯結(jié)晶器為研究對(duì)象，采用電磁場(chǎng)-流場(chǎng)-溫度場(chǎng)單向順序耦合的方法，利用有限元軟件ANSYS-CFX，模擬連鑄圓坯結(jié)晶器在電

2、磁攪拌作用下的鋼液流場(chǎng)和溫度場(chǎng)的分布，分析電磁攪拌強(qiáng)度，拉坯速度，水口浸入深度等對(duì)鋼液流場(chǎng)和溫度場(chǎng)分布的影響。結(jié)果表明：在電磁攪拌作用下，結(jié)晶器內(nèi)鋼液流場(chǎng)和溫度場(chǎng)分布會(huì)發(fā)生明顯的變化，鋼液熱區(qū)位置得到提高，溫度分布更加均勻；隨著電磁攪拌強(qiáng)度增加，電磁攪拌效果增強(qiáng)，鋼液回流強(qiáng)度增大，熱區(qū)位置提高。由于電磁攪拌強(qiáng)度過大會(huì)造成水口附近的液面波動(dòng)劇烈，發(fā)生卷渣現(xiàn)象。因此，綜合考慮各因素的影響，確定本文所研究圓坯連鑄結(jié)晶器的電磁攪拌參數(shù)為：電流強(qiáng)

3、度480A，電流頻率3Hz。
　　利用有限元軟件，基于CAFE法，對(duì)結(jié)晶器冷卻段82B高碳鋼凝固組織進(jìn)行了數(shù)值模擬分析，給出了不同澆注溫度與最大形核密度對(duì)鑄坯初始凝固組織的影響。結(jié)果表明：對(duì)鋼液實(shí)施低溫澆注有利于細(xì)化晶粒，改善鑄坯內(nèi)部質(zhì)量，但為了保證順利澆注，通常把鋼液過熱度保持在15~30℃；隨最大形核密度的增加，晶粒尺寸得到明顯細(xì)化。在理論分析的基礎(chǔ)上，通過設(shè)置等效凝固參數(shù)法成功預(yù)測(cè)了在該工藝條件下，結(jié)晶器內(nèi)鑄坯的初始坯殼凝固