末端電磁攪拌磁場分布的數值模擬與實驗研究.pdf

1、本文針對寶鋼末端電磁攪拌項目，選用Pb-80％Sn合金模擬連鑄鋼坯，探索不同磁場形式電磁攪拌的改善效果，利用ANSYS軟件建立電磁場的有限元模型，計算電磁攪拌器在空載條件下的磁感應強度及有載條件下熔體所受電磁力大小，分析不同勵磁電流和頻率對凝固組織和成分分布的影響規(guī)律。
　　模擬結果表明:螺旋磁場磁感應強度具有以下空間分布特征，在軸向由中心向兩端減小，磁場主要集中分布在H=-150～150mm范圍，在徑向上隨著半徑增大而增大，主要

2、分布在R＜60mm范圍;隨著電流增大，磁感應強度和電磁力增大，隨著頻率的增大，磁感應強度減小而電磁力增大。
　　為檢驗模擬結果的合理性，本文對磁場分布進行了實際測量，并做了相應參數電磁攪拌對Pb-80％Sn合金凝固組織及成分偏析改善效果的驗證性實驗。測量結果表明:磁感應強度的實際分布特征及隨電磁參數的變化規(guī)律與模擬結果相同，表明數值模擬具有可行性。
　　Pb-80％Sn合金實驗結果表明:凝固曲線6.5min處鑄錠的固相率為6

3、7％，對應熔體溫度205℃作為施加末端電磁攪拌的起始溫度;電磁攪拌在改善鑄錠凝固組織及成分偏析方面存在最佳電流和頻率，旋轉磁場和螺旋磁場的最佳電流值均為125A，對應晶粒尺寸分別為140μm和133μm，對應Sn含量差分別為1.95wt.％和1.12wt.％;旋轉磁場和螺旋磁場在改善凝固組織方面的最佳頻率分別為13Hz和10Hz，對應晶粒尺寸分別為142.5μm和140.6μm，在改善成分偏析方面的最佳頻率均為13Hz，Sn含量差分別為