電磁攪拌作用下結晶器內圓坯初始凝固過程數(shù)值模擬研究.pdf

1、結晶器電磁攪拌技術是通過在結晶器外部施加交變電磁場來控制鑄坯初始凝固過程的，具有改善鑄坯凝固組織、提高鑄坯表面質量的冶金效果。系統(tǒng)研究電磁攪拌作用下結晶器內鋼液的磁場、流場、溫度場以及初始坯殼凝固組織有助于深入了解結晶器電磁攪拌的作用機理，對優(yōu)化連鑄生產工藝具有重要的指導意義。
　　本文以某鋼廠Φ250mm連鑄圓坯結晶器為研究對象，采用電磁場-流場-溫度場單向順序耦合的方法，利用有限元軟件ANSYS-CFX，模擬連鑄圓坯結晶器在電

2、磁攪拌作用下的鋼液流場和溫度場的分布，分析電磁攪拌強度，拉坯速度，水口浸入深度等對鋼液流場和溫度場分布的影響。結果表明：在電磁攪拌作用下，結晶器內鋼液流場和溫度場分布會發(fā)生明顯的變化，鋼液熱區(qū)位置得到提高，溫度分布更加均勻；隨著電磁攪拌強度增加，電磁攪拌效果增強，鋼液回流強度增大，熱區(qū)位置提高。由于電磁攪拌強度過大會造成水口附近的液面波動劇烈，發(fā)生卷渣現(xiàn)象。因此，綜合考慮各因素的影響，確定本文所研究圓坯連鑄結晶器的電磁攪拌參數(shù)為：電流強

3、度480A，電流頻率3Hz。
　　利用有限元軟件，基于CAFE法，對結晶器冷卻段82B高碳鋼凝固組織進行了數(shù)值模擬分析，給出了不同澆注溫度與最大形核密度對鑄坯初始凝固組織的影響。結果表明：對鋼液實施低溫澆注有利于細化晶粒，改善鑄坯內部質量，但為了保證順利澆注，通常把鋼液過熱度保持在15~30℃；隨最大形核密度的增加，晶粒尺寸得到明顯細化。在理論分析的基礎上，通過設置等效凝固參數(shù)法成功預測了在該工藝條件下，結晶器內鑄坯的初始坯殼凝固