薄板坯连铸结晶器内电磁制动效果的物理模拟实验研究

摘要

该文首先对薄板坯连铸电磁制动物理模拟实验条件下的磁场分布进行数值计算和测试.结果表明:1)条形磁极的两个磁极间隙内沿磁极宽度方向的磁感应强度近似恒定;在条形磁极的外侧磁感应强度逐渐减小,且呈对称分布;与计算结果吻合.2)磁感应强度随电流强度的增大而增大.3)以有机玻璃和浓度为30％的食盐水为介质,有无介质对磁场的分布影响不大.4)磁极间距对磁场分布有较大的影响.该文依据珠江钢铁股份有限公司薄板坯结晶器和水口的尺寸按一比四的比例设计制作了牛鼻子型水口和漏斗型结晶器,以及双侧孔凹形水口和双侧孔凸形水口.并应用模拟结晶器和水口在电磁制动的作用下对薄板坯连铸结晶器内流体的流动行为以及各种工艺参数、电磁参数和结构参数对其影响规律进行了物理模拟实验研究.结果表明:1)采用漏斗型结晶器和牛鼻子水口,结晶器内模拟液的表面流速随磁场发生器电流强度的增大有增大的趋势,结晶器内模拟液的水口出流速度随磁场发生器电流强度的增大有减小的趋势,结晶器内液面波动周期增大、波动振幅减小.2)铸速对电磁制动效果的影响是结晶器内有磁场比无磁场时的模拟液表面流速大,波动的振幅减小.直流磁场的作用可以使波动的周期增大;当铸速较大时,直流磁场的作用可以使结晶器模拟液波动的周期略有减小:.3)电磁制动对结晶器内夹杂物的影响是促进夹杂物上浮,夹杂物上浮数量增多.4)水口浸入深度对制动效果的影响是无论有无磁场,随浸入深度的增加,表面流速呈现减小的趋势;施加磁场后,与无磁场相比,液体表面流速都增大;在有无磁场下,浸入深度对振幅和周期的影响趋势相同,磁场的作用对其改变不明显.5)磁场位置对制动效果的影响是在磁场位置正对水口出水标高时,直流磁场的施加可以使波动周期增大、振幅减小;在磁场位置正对水口出水标高上20mm时,直流磁场的施加可以使波动周期减小、振幅减小:在磁场位置正对水口出水标高下20mm时,直流磁场的施加可以使波动周期增大、振幅增大.6)磁场作用于弯月面处的制动效果是随着电流强度即磁感应强度的增加,结晶器内模拟液表面流速降低;液面波动振幅减小;波动周期减小;说明能有效地抑制弯月面的波动.

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1连铸技术的发展历史、现状及发展趋势

1.2薄板坯连铸概述

1.2.1薄板坯连铸的兴起、现状及发展趋势

1.2.2薄板坯连铸的特点及几项核心技术

1.3电磁制动技术概述

1.3.1电磁制动技术产生的背景与作用原理

1.3.2电磁制动技术的发展历程与研究现状

1.4本论文的内容及意义

第二章稳恒磁场的计算

2.1前言

2.2麦克斯韦方程组

2.3磁矢位积分方程

2.4磁矢位积分方程的离散

2.4.1Az积分方程的离散

2.4.2 Ax积分方程的离散

2.4.3 Ay积分方程的离散

2.5代数方程的计算方法

2.6磁感应强度的计算

2.7磁化曲线的处理

2.8直流磁场发生器的磁场计算

第三章磁场特性测试

3.1实验设备及仪器

3.1.1电源

3.1.2磁场发生系统

3.1.3测量仪器

3.1.4仪器探头支架

3.2实验条件及方法

3.3磁场测试结果及分析讨论

3.4本章小结

第四章薄板坯电磁制动物理模拟实验

4.1实验原理

4.2结晶器与水口的设计制作

4.3模拟实验系统

4.3.1浇注系统

4.3.2电磁系统

4.3.3测试系统

4.4实验意义

4.5试验用品、装置及仪器

4.6实验目的

4.7实验核心设备的尺寸及工艺参数

4.8实验模拟液的选择及浓度的确定

4.9模拟保护渣的选择

第五章实验过程及结果分析

5.1模拟铸速的测定

5.2结晶器内模拟液的表面流速与电流强度的关系

5.3结晶器内模拟液的水口出流速度与电流强度的关系

5.4直流磁场的施加对液面波动的影响

5.5铸速与电磁制动效果的关系

5.6电磁制动对夹杂物的影响

5.7水口浸入深度对制动效果的影响

5.8磁场位置对制动效果的影响

5.9直流磁场作用于液面时的流速与波动

第六章结论

参考文献

致谢

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