不銹鋼連鑄電磁攪拌下流動(dòng)和凝固行為的模擬研究.pdf

1、連鑄過程中采用電磁攪拌技術(shù)可以強(qiáng)化鑄坯內(nèi)鋼液的流動(dòng)，使結(jié)晶器內(nèi)鋼液的流動(dòng)狀態(tài)有利于非金屬夾雜物及氣泡的上浮，減少鑄坯內(nèi)夾雜物和氣泡含量，均勻液相穴內(nèi)鋼液溫度，改善凝固組織，擴(kuò)大等軸晶區(qū)。目前關(guān)于結(jié)晶器和凝固末端組合電磁攪拌對(duì)小方坯不銹鋼連鑄過程中鋼液流動(dòng)和傳熱的影響的研究還不是很充分。本文以國內(nèi)某鋼廠不銹鋼小方坯連鑄過程為研究對(duì)象，采用數(shù)值模擬的方法，研究了結(jié)晶器和凝固末端電磁攪拌器磁感應(yīng)強(qiáng)度和電磁力分布規(guī)律。以此為基礎(chǔ)，采用VOF模型

2、，研究了結(jié)晶器電磁攪拌對(duì)鋼渣界面行為的影響，通過流動(dòng)與凝固的耦合計(jì)算，描述了不同攪拌強(qiáng)度下連鑄坯的凝固過程，同時(shí)考察了拉速和過熱度對(duì)鑄坯凝固過程的影響。
　　結(jié)果表明:對(duì)于小方坯外置式結(jié)晶器電磁攪拌器，鑄坯完全處于攪拌器中心主磁感應(yīng)強(qiáng)度影響區(qū)域，鑄坯橫截面上的磁感應(yīng)強(qiáng)度分布比較均勻。電流強(qiáng)度的變化不影響鑄坯截面上磁感應(yīng)強(qiáng)度的分布。凝固末端電磁攪拌器中心軸線上的磁感應(yīng)強(qiáng)度在攪拌器軸線中心附近的衰減速度較小，在距攪拌中心一定距離上基本

3、呈均勻分布，并且能夠在這一區(qū)域內(nèi)保持較高的磁感應(yīng)強(qiáng)度，從而保證向鑄坯凝固末端一定長度內(nèi)的鋼液提供足夠強(qiáng)的電磁攪拌力，達(dá)到所需的攪拌效果。
　　采用結(jié)晶器電磁攪拌后，在離心力的作用下液面中心向下凹陷，同時(shí)液面速度和湍動(dòng)能明顯增大，并在攪拌中心上下兩端形成四個(gè)回流區(qū)。當(dāng)電流強(qiáng)度為376A、攪拌中心距液面355mm時(shí)，攪拌過程中會(huì)發(fā)生卷渣。隨著攪拌強(qiáng)度的增加，水口壁面受到的剪切力不斷增大，加速了水口侵蝕。結(jié)晶器電磁攪拌由單向攪拌變?yōu)檎?/p>

4、轉(zhuǎn)交替攪拌有利于減輕鋼液對(duì)水口的沖刷，正反轉(zhuǎn)交替攪拌中，單向攪拌的時(shí)間越短，液面越穩(wěn)定。在相同的攪拌強(qiáng)度下，圓坯鋼液面的變形程度最大，弧形方坯結(jié)晶器內(nèi)液面的變形程度與直方坯相似，直方坯結(jié)晶器內(nèi)的液面變形最小。
　　采用結(jié)晶器和凝固末端電磁攪拌能顯著加快鋼液的凝固速度，鑄坯液芯長度大幅縮短;電磁攪拌下鋼液沖刷凝固前沿致使結(jié)晶器內(nèi)凝固坯殼厚度出現(xiàn)波動(dòng)，攪拌強(qiáng)度越大，波動(dòng)越劇烈;從縮短液芯長度和獲得更加均勻的凝固坯殼厚度方面來考慮，M-