圆坯凝固末端电磁搅拌作用下的流动与传热行为

摘要

以特殊钢圆坯连铸为研究对象,建立了研究凝固末端电磁搅拌作用效果的三维耦合数值模型.利用分段计算模型获得末端电磁搅拌区域钢液流动与凝固的实际状态,并采用达西源项法处理凝固末端钢液在糊状区的流动,研究了不同电磁搅拌工艺参数下的电磁场分布及钢液的流动与传热特征.通过测量搅拌器中心线磁感应强度和铸坯表面温度验证了模型的准确性.研究结果表明:电流强度每增加100 A,搅拌器中心磁感应强度增加19. 05 mT,电磁力随着电流强度的增加显著增大.在20~40 Hz范围,随着电流频率的提高,中心磁感应强度略微下降,但电磁力仍有所增加.在搅拌器区域,液相穴内的钢液在切向电磁力的作用下旋转流动,其切向速度随着电流强度和频率的增加而变大.末端电磁搅拌可促进钢液在圆坯径向的换热,随着电流强度和频率的提高,铸坯中心轴线上的钢液温度降低,同时末端搅拌位置处的中心固相分率增加.