電磁旋流水口作用下水口和結(jié)晶器內(nèi)流場(chǎng)和溫度場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、在鋼的連鑄過(guò)程中，浸入式水口的偏流是不可避免的，且對(duì)結(jié)晶器內(nèi)鋼水的流場(chǎng)、溫度場(chǎng)的分布以及液面的波動(dòng)等都有影響，最終影響連鑄坯表面和內(nèi)部質(zhì)量及連鑄的拉速。而在水口內(nèi)使鋼水產(chǎn)生水平旋轉(zhuǎn)流動(dòng)是抑制偏流產(chǎn)生的有效手段。因此在前續(xù)研究中提出了在浸入式水口外加旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，利用電磁力使水口內(nèi)鋼液產(chǎn)生水平旋流，并對(duì)不同類(lèi)型旋轉(zhuǎn)電磁旋流裝置引起的低頻磁場(chǎng)及水口和結(jié)晶器中的流動(dòng)進(jìn)行了數(shù)值模擬和初步的實(shí)驗(yàn)研究。
　　本研究利用物理性質(zhì)與鋼液非常相似的Pb

2、-Sn-Bi合金液來(lái)模擬鋼液流動(dòng)，進(jìn)行電磁旋流作用下的連鑄模型實(shí)驗(yàn)。使用高速攝像機(jī)，超聲多普勒測(cè)速儀和熱電偶等儀器對(duì)水口（無(wú)結(jié)晶器時(shí)）和圓坯及方坯結(jié)晶器內(nèi)合金液的內(nèi)部流場(chǎng)及溫度場(chǎng)進(jìn)行了有效測(cè)量，從而在此基礎(chǔ)上分析水平旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)水口和結(jié)晶器內(nèi)鋼液流場(chǎng)和溫度場(chǎng)分布的影響。
　　得到以下結(jié)論:
　　1.在電磁旋流裝置工作區(qū)內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度測(cè)定實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)磁感應(yīng)強(qiáng)度隨電流的增加而增加;電磁旋流裝置工作區(qū)中軸線以及邊緣都以中心處磁感應(yīng)強(qiáng)度

3、最大，距離中心越遠(yuǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度越小，而且在工作區(qū)邊緣的磁感應(yīng)強(qiáng)度要大于同一高度中軸線位置上的磁感應(yīng)強(qiáng)度。
　　2.在水口出口旋流速度測(cè)定實(shí)驗(yàn)中，分別測(cè)試了不同磁感應(yīng)強(qiáng)度，水口直徑和磁場(chǎng)頻率下的旋流速度。分析了水口直徑和磁場(chǎng)頻率對(duì)旋流速度的影響。發(fā)現(xiàn)隨著水口直徑的增大旋轉(zhuǎn)速度隨著增大，旋轉(zhuǎn)速度呈拋物線式增大。并且旋流速度隨線圈電流頻率的增加而線性增加。
　　3.成功將超聲多普勒測(cè)速儀用于電磁場(chǎng)下熔融金屬速度場(chǎng)的測(cè)量中，并獲得了電

4、磁旋流作用下圓坯結(jié)晶器和方坯結(jié)晶器內(nèi)熔融金屬的速度場(chǎng)分布。發(fā)現(xiàn)在速度探頭的中心軸延長(zhǎng)線上，無(wú)電磁攪拌條件下基本沒(méi)有旋流速度，在有電磁旋流條件下，旋流速度隨距離結(jié)晶器壁面的距離增加而增加，達(dá)到最大值以后呈減小趨勢(shì)，直到測(cè)量線段的中心。速度分布總體呈中心對(duì)稱(chēng)，在結(jié)晶器內(nèi)表面處達(dá)到最低。說(shuō)明總體趨勢(shì)與理論計(jì)算相符。而且距水口下方越深時(shí)旋轉(zhuǎn)速度越小。
　　4.在結(jié)晶器內(nèi)不同位置放置4支熱電偶，測(cè)量在模擬連鑄過(guò)程中液面以及液態(tài)金屬內(nèi)部的溫度