板坯结晶器偏流数值模拟及电磁调控

来源 :辽宁科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ltycongc2008
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结晶器是连铸生产中的重要组成部分,结晶器流场是否稳定决定了铸坯品质的好坏,而浸入式水口结瘤是影响结晶器流场稳定的主要因素之一,本文针对浸入式水口结瘤现象提出三种简化的浸入式水口结瘤模型(单侧出水口结瘤、水口内壁均匀结瘤和非均匀结瘤),并采用数值模拟的方法研究了不同水口结瘤条件下流场的变化规律,并通过调节拉速和电磁制动参数对结瘤状态下的流场进行调控。本文利用Space Claim建立了结晶器三维模型,利用Ansoft Maxwell建立了电磁制动装置三维模型并进行求解,在Ansys CFX中结合磁场数据求解了有无施加电磁制动时结晶器内钢液三维数学模型,研究了各工艺参数(拉坯速度、磁感应强度、磁极位置)对水口结瘤后结晶器流场的控制效果,完成对结晶器流场的优化。本论文主要研究总结如下:1.浸入式水口右侧出水口结瘤时,结晶器左侧流动强度高于右侧,并且这种趋势随着出水口结瘤面积的增加而愈发明显,水口结瘤超过50%时,右侧射流方向趋于水平。在结瘤比例为14%时,降低拉速可以显著减小偏流程度;而在结瘤大于28%时,电磁制动对控制偏流则更加有效,尤其是在只对左侧施加磁场时对流场的控制效果最佳;在结瘤大于50%时,至少施加0.2T的磁感应强度才能明显降低左侧表面流速。2.浸入式水口内壁均匀结瘤(圆环型结瘤)时,水口射流角度逐渐减小,当结瘤比例达到36%时,射流方向逐渐趋于水平,渣层波动较剧烈;当结瘤比例达到44%时,钢液呈发散状从水口流出。施加电磁制动可以降低水口结瘤带来的影响,但制动效果取决于磁极所在位置,即水口结瘤19%时,磁极位置P为125mm时,电磁制动效果最好;而在水口结瘤44%时,磁极位置P为25mm才是电磁制动的最佳作用位置。3.对于浸入式水口内壁非均匀结瘤(半圆环型结瘤),水口结瘤10%对结晶器流场的改变较小;当结瘤达到32%时,结晶器两侧流场不对称度较高,呈现出一高一低的形式。在水口结瘤面积低于26%时,施加0.1T的磁场即可降低偏流程度,而在水口结瘤32%时,电磁制动会加剧流场的不对称程度。
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