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圆坯电磁软接触连铸结晶器内磁场分布数值模拟研究

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第一章绪论

1.1连铸技术的发展现状

1.2电磁铸造技术

1.3 CREM法的工作原理

1.4冷坩埚感应熔炼技术

1.5电磁软接触连铸技术的起源及原理

1.6电磁软接触连铸技术的研究进展

1.6.1国外电磁软接触连铸技术的研究情况

1.6.2国内电磁软接触连铸技术的研究情况

1.7电磁场数值计算方法

1.8电磁软接触连铸数值模拟的研究现状

1.9本论文的主要目的和研究内容

第二章电磁软接触连铸技术磁场分析理论基础

2.1电磁软接触连铸数值计算的主要任务

2.2基本假设

2.3电磁场分析的基本理论

2.3.1电磁场控制方程

2.3.2电磁场中应用的边界条件

2.4电磁软接触连铸情况下电磁场理论分析

2.4.1磁矢势法

2.4.2复数形式的时谐电磁场分析

2.4.3电磁场方程的离散

2.4.4电磁场矢量矩阵求解

2.4.5电磁软接触场数值计算中分析结果参数的确定

2.5集肤效应

2.6本章小结

第三章圆坯电磁软接触连铸结晶器内磁场分布数值模拟模型参数设置

3.1物理模型

3.2电磁软接触连铸数值模拟计算区域和单元类型的确定

3.3材料物性参数的选取

3.4网格划分

3.5边界条件

3.6本章小结

第四章圆坯电磁软接触连铸结晶器内磁场分布数值模拟结果分析

4.1数值模拟结果的实验验证

4.2磁感应强度及电磁力的分布情况

4.2.1磁感应强度分布情况

4.2.2电磁力分布情况

4.3电磁软接触连铸结晶器的结构参数变化对切缝处磁感应强度的影响

4.3.1结晶器切缝宽度变化对切缝处磁感应强度的影响

4.3.2结晶器的切缝长度变化对切缝处磁感应强度影响

4.3.3结晶器壁厚变化对切缝处磁感应强度影响

4.3.4结晶器切缝数对切缝处磁感应强度影响

4.4钢液液面高度对切缝处磁感应强度影响

4.5感应线圈参数变化对切缝处磁感应强度的影响

4.5.1感应线圈匝数对切缝处磁感应强度影响

4.5.2感应线圈匝间距变化对切缝处磁感应强度影响

4.6感应线圈内电源参数变化对切缝处磁感应强度影响

4.6.1感应线圈内电流强度对切缝处磁感应强度影响

4.6.2频率变化对切缝处磁感应强度影响

4.7本章小结

第五章全文结论

参考文献

致谢

个人简介

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摘要

在电磁软接触连铸过程中,铸锭是在电磁场、温度场、流场等复杂三维场的综合作用下凝固的。其中,温度场和流场的产生很大程度上受到电磁场的影响。因此,了解软接触结晶器内部电磁场分布对于进一步优化设计十分重要。 本论文以圆坯电磁软接触连铸结晶器的三维交变磁场为研究对象,对其内部磁感应强度及电磁力分布进行了分析,讨论了切缝处磁感应强度与电磁力之间的关系,数值模拟结果表明,磁场主要分布在结晶器及其附近区域,磁感应强度最大值在切缝处,并且以切缝中心为对称分布;钢液部分结晶器切缝处的电磁力大于结晶器分瓣体中心处的电磁力,电磁力指向钢液中心。 同时本论文也对在改变结晶器参数、钢液液面高度、感应线圈参数和电源参数等情况下,对磁感应强度在切缝处纵向上分量的绝对值|Bz|分布进行了系统分析。结果表明,在结晶器内切缝处,|Bz|随着结晶器的切缝宽度的增加而增加;随着切缝长度的增加,|Bz|也相应增加,且在钢液作用范围增大;随着结晶器壁厚的增加,|Bz|相应减小;|Bz|随切缝数目的增加而增加,但是随着切缝数目的增加其增幅逐渐减少;钢液液面位于感应线圈中心位置时,|Bz|最大;安匝数不变的情况下,|Bz|随着感应线圈匝数的减少而增加;当感应线圈匝间距大时|Bz|要比匝间距小时产生的|Bz|相对小一些;切缝处|Bz|随感应线圈内电流强度的增加呈线性增加,随频率的增加而减小。

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