通道式电磁感应加热中间包电磁场、流场和温度场耦合的数值模拟研究

摘要

中间包电磁感应加热技术,可以有效地补偿钢液的热损失,利于实现低过热度恒温浇注,进而增加等轴晶的比率,改善铸坯质量.中间包感应加热技术越来越受到人们的广泛重视.本研究建立了感应加热电磁、流动和传热的三维数学模型,并对模型的可靠性进行了验证.研究表明,感应电流在注流室、分配室以及两个通道间形成了电流回路,通道内的电流密度远大于注流室与浇注室的电流密度.由于集肤效应与邻近效应,通道靠近线圈一侧的磁场比其他区域要大.感应电流与磁场相互作用产生指向通道中心的电磁力,通道内的钢液产生箍缩力,感应电流与磁场的不均匀导致电磁力偏心分布,钢液在偏心电磁力的作用下,会产生旋转.焦耳热主要集中分布于通道内,与电流密度分布一致.频率从50Hz增加到500Hz时,通道内焦耳热从3.98×107W/m3增加到2.29×108W/m3,电磁力由1.42×106N/m3增加到2.59×106N/m3.