板坯连铸辊式电磁搅拌的数值模拟

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本文以连铸板坯二冷区辊式电磁搅拌器为研究对象。通过ANSYS有限元分析软件，首先对一组电磁搅拌辊在不同工艺参数（电流强度和电流频率）和搅拌器结构（磁屏蔽环材料和开口角度）分别对铸坯内磁感应强度、体积电磁力的影响进行分析。然后从实际使用角度出发，寻求最佳工艺参数和搅拌器结构，从而优化板坯连铸二冷区辊式电磁搅拌器的搅拌效果。最后分析了两组电磁搅拌辊在最佳搅拌参数条件下不同辊间距（1220mm、720mm和0mm）以及不同搅拌方式（三环式和双蝶式）对铸坯内流场分布的影响。
　　当电流频率为6Hz、电流强度为280-480A时，随着电流强度的增大，磁感应强度和体积电磁力逐渐增大，但是磁感应强度的增幅越来越小。电流强度为480A时，磁感应强度和体积电磁力分别达到0.0703T，12692N/m3。
　　当电流强度为400A、电流频率为4~11Hz时，随着电流频率的增加，磁感应强度逐渐减小，但是体积电磁力逐渐增大并最终达到最大值12736 N/m3。
　　对分别由铜、铝、硅钢三种不同材料制成的磁屏蔽环及开口角度分别为90°、120°、150°和180°的磁屏蔽环进行分析。与无磁屏蔽环相比，采用硅钢制成的磁屏蔽环时，铸坯中心部位的体积电磁力明显下降，而采用铜和铝时体积电磁力分别提高了约677N/m3和472 N/m3。磁屏蔽环开口角度为180°时，中心体积电磁力最小，约11510N/m3；开口角度为120°时最大，约11756N/m3。
　　当两组搅拌器间距为1220mm时，双蝶式搅拌形成了4个强度较小的环流，而三环式搅拌形成强有力的中部大环流，此时三环式搅拌方式优于双蝶式。当辊间距为0mm时，三环式搅拌只在中间形成一个较小的搅拌区域，搅拌强度明显减弱，但双蝶式搅拌形成了非常强的单蝶流场，此时双蝶式搅拌优于三环式搅拌。

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作者
尹永昌;
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作者单位

内蒙古科技大学;

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授予单位内蒙古科技大学;
学科材料加工工程
授予学位硕士
导师姓名李建超;
年度 2012
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类板坯连铸;
关键词
辊式电磁搅拌器; 板坯连铸; 工艺参数; 结构分析; 磁感应强度; 体积电磁力; 流场分布;

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