矩形电磁软接触连铸结晶器内磁场分布和弯月面行为的实验研究

摘要

在钢的连铸过程中,结晶器内钢液的初始凝固状态对铸坯的表面质量有着重要作用.电磁软接触连铸技术能有效的控制钢液的初始凝固过程,改善钢液的初始凝固状态,从而在高拉速的条件下生产出无表面缺陷的铸坯,提高成品率,节约能源.结晶器内磁场分布规律和弯月面形状是软接触效果好坏的重要标准之一,深入了解电磁软接触连铸过程中工艺参数对磁场规律和弯月面变形规律的影响有着重要意义.该文对电磁软接触连铸矩形结晶器进行了设计计算,讨论了负载尺寸对结晶器内磁场的影响.在高频磁场作用下,研究了电磁连铸结晶器内部磁场规律,并利用Pb-Sn-Bi低熔点合金模拟钢液,设计了连铸结晶器内弯月面的热模拟实验,讨论了电源频率、线圈和结晶器的相对位置、钢液模拟物和线圈的相对位置、电源输出功率等参数对结晶器内部磁场分布和弯月面变形规律的影响.电源输出功率越大,结晶器内磁感应强度越大,软接触效果越明显,单从该点考虑,生产中应该使用大功率连铸.功率的增大只改变磁场大小,不改变磁场的变化规律.在电源输出功率一定的条件下,输出频率越大,结晶器内部的磁感应强度越小.线圈上移,在结晶器沿拉坯方向上磁感应强度的最大值的出现位置随着上移,最大值的数值也同时增大,而且线圈的有效作用范围增大.生产中感应线圈应该尽量布置在结晶器上部.电磁软接触连铸矩形结晶器中,弯月面高度按照角部、短边切缝、长边切缝、长边分瓣体依次减小,但相差不大.随着电源输出功率的增加,弯月面高度随之增高,波动加剧.当感应线圈靠近结晶器上沿时,弯月面变形显著.在保证电源输出功率一定的条件下,高频电源输出频率越低,弯月面高度越高.当低熔点合金自由表面位于线圈上沿附近时,弯月面最高.生产中熔融金属的初始凝固位置应该位于线圈上沿附近,有助于获得高表面质量的铸坯.数值模拟和实验表明,自行设计加工的矩形电磁软接触连铸结晶器在纵向和周向磁场分布比较均匀.这为今后的拉坯实验提供了一定的理论依据和技术支持.

目录

文摘

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第一章绪论

1.1电磁软接触连铸技术的技术起源及原理

1.2电磁软接触连铸技术研究进展

1.2.1国外研究情况

1.2.2国内研究情况

1.2.3目前电磁软接触连铸过程中存在问题

1.2本文研究的主要目的和研究内容

第二章矩形电磁软接触连铸结晶器的设计

2.1研究目的

2.2 ANSYS有限元分析程序简介

2.3矩形电磁软接触连铸结晶器内电磁场的数学模型

2.4模拟空间坐标系的选择以及边界条件的确定

2.5矩形结晶器的设计

2.6磁场计算过程中相关问题讨论

2.6.1钢液模拟物尺寸的选择

2.6.2矩形电磁软接触连铸结晶器角部磁感应强度的分布规律

第三章矩形电磁软接触连铸结晶器内磁场分布规律的实验研究

3.1研究目的

3.2实验方法

3.3实验器材

3.4实验内容

3.5集肤效应和结晶器对磁场屏蔽问题的讨论

3.6实验结果的分析和讨论

3.6.1矩形软接触结晶器内磁场分布规律

3.6.2工艺参数对结晶器内部磁场分布规律的影响

第四章矩形电磁软接触结晶器内弯月面行为热模拟研究

4.1实验目的

4.2实验方法

4.3实验器材

4.4实验内容

4.5模拟合金弯月面波动情况

4.6实验结果的分析和讨论

4.6.1弯月面形状的观测

4.6.2连铸过程中工艺参数发生变化时弯月面形状的比较

第五章结论

参考文献

致谢

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