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文檔簡介
1、連鑄直軋是一項重要的節(jié)能降耗技術(shù),準(zhǔn)確掌握連鑄坯電磁感應(yīng)補(bǔ)償加熱過程中溫度分布規(guī)律是應(yīng)用該項技術(shù)的基礎(chǔ)。感應(yīng)加熱問題涉及三維非線性電磁場與溫度場的耦合,是當(dāng)今國內(nèi)外電氣工程、冶金工程和材料加工工程領(lǐng)域中交叉研究的熱門課題。
本研究從電磁感應(yīng)補(bǔ)熱渦流場分析入手,應(yīng)用電磁學(xué)理論,建立了三維電磁場數(shù)學(xué)模型。在分析感應(yīng)加熱特點的基礎(chǔ)上,將電磁場產(chǎn)生的焦耳熱作為加熱過程中溫度場內(nèi)熱源,得到了電磁場與溫度場耦合的數(shù)學(xué)模型。依此完成了基
2、于非均勻網(wǎng)格的溫度場的有限差分離散求解,包括輸送過程和加熱過程中的溫度場數(shù)值計算。
繼而完成了電磁感應(yīng)補(bǔ)償加熱過程的數(shù)值模擬,得到了隨時間變化的樣件溫度變化規(guī)律。
在鑄坯內(nèi)部測溫較為困難的情況下,利用現(xiàn)有通用性軟件模擬的結(jié)果與自行開發(fā)的仿真系統(tǒng)模擬的結(jié)果進(jìn)行驗證。由于ANSYS軟件在多場耦合模擬上具有優(yōu)勢,故選用ANSYS軟件對感應(yīng)加熱過程進(jìn)行模擬。改變感應(yīng)加熱頻率和加熱時間,將兩種模擬結(jié)果進(jìn)行對比,發(fā)現(xiàn)在相
3、同加熱條件下,兩種模擬結(jié)果非常接近,證實本研究具有較好的可信度。
為了彌補(bǔ)軟件驗證模擬結(jié)果的不足,在現(xiàn)有的實驗條件下,測試樣件表面溫度分布,驗證模擬結(jié)果。選取非接觸式紅外測溫儀,改變感應(yīng)加熱頻率與樣件形狀,測試感應(yīng)加熱工藝參數(shù)變化時樣件溫度變化情況。實驗表明,測試結(jié)果與模擬結(jié)果揭示樣件溫度分布規(guī)律都是一致的,更進(jìn)一步地證實了本研究的準(zhǔn)確性。
最后,對影響感應(yīng)補(bǔ)償加熱的各種因素進(jìn)行了系統(tǒng)的模擬仿真,并運用理論分
4、析為其作了合理地闡述。研究結(jié)果表明,感應(yīng)線圈的邊緣效應(yīng)和鄰近效應(yīng)不可忽視,調(diào)整線圈長度和各匝線圈之間的間距可以有效消除邊緣效應(yīng)和鄰近效應(yīng)的影響。感應(yīng)加熱頻率可以改變鑄坯溫度分布,根據(jù)線圈與鑄坯的形狀調(diào)整加熱頻率可使邊角部分得到補(bǔ)償加熱。激勵電流、線圈匝數(shù)的增加不能改變鑄坯溫度分布但能提高鑄坯溫升的速度。通過調(diào)整這些工藝參數(shù)可以使鑄坯達(dá)到均溫的效果,滿足直軋工藝的要求。在此基礎(chǔ)上,對鑄坯感應(yīng)補(bǔ)熱均溫化過程中工藝參數(shù)優(yōu)化進(jìn)行了研究,為實際生
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