連鑄坯感應(yīng)加熱三維有限元數(shù)值模擬研究.pdf

1、感應(yīng)加熱技術(shù)涉及電磁場(chǎng)與溫度場(chǎng)等多物理場(chǎng)相互耦合問(wèn)題，已經(jīng)成為了當(dāng)今冶金工程、電氣工程和材料科學(xué)等領(lǐng)域交叉研究的熱門課題。感應(yīng)加熱利用電磁感應(yīng)產(chǎn)生渦流焦耳熱對(duì)工件進(jìn)行補(bǔ)償加熱，與傳統(tǒng)方法相比具有高效率、低污染、安全、精確控制等特點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)中得到普遍應(yīng)用。
　　熱連軋生產(chǎn)中，由于連鑄坯結(jié)晶水冷、傳送散熱，出現(xiàn)了軸向溫度“頭低尾高”和縱向橫截面溫度“芯表溫差”現(xiàn)象，傳統(tǒng)的二維有限元數(shù)值模擬方法只能對(duì)橫截面芯表溫差進(jìn)行模擬分析，導(dǎo)致

2、感應(yīng)加熱過(guò)程的模擬精度不高。針對(duì)這一問(wèn)題，本文開(kāi)展連鑄坯感應(yīng)加熱三維有限元數(shù)值模擬研究，主要做了以下幾方面工作：
　　(1)連鑄坯感應(yīng)加熱三維有限元模型建立。根據(jù)電磁感應(yīng)原理，針對(duì)渦流場(chǎng)模型，將電磁場(chǎng)產(chǎn)生的渦流焦耳熱作為新的溫度場(chǎng)的內(nèi)熱源，確定初始條件和邊界條件，得出三維電磁—熱耦合場(chǎng)數(shù)學(xué)模型，建立了精確的有限元模型。
　　(2)連鑄坯感應(yīng)加熱三維有限元模擬驗(yàn)證。根據(jù)連鑄坯感應(yīng)加熱實(shí)際工況，對(duì)熱輻射和熱對(duì)流、軸向熱傳導(dǎo)、線圈

3、電流與渦流相互影響和物理參數(shù)隨溫度變化等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行處理，利用有限元軟件ANSYS對(duì)電磁-熱耦合場(chǎng)進(jìn)行三維有限元法模擬，根據(jù)三維模擬結(jié)果，與實(shí)際值和二維模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證。
　　(3)連鑄坯感應(yīng)加熱效果影響因素分析。影響連鑄坯感應(yīng)加熱因素通常有兩類，一類是感應(yīng)器設(shè)備參數(shù)，如感應(yīng)器與工件的空隙、線圈匝數(shù)和感應(yīng)器在整個(gè)工藝生產(chǎn)線的安裝位置等；另一類是感應(yīng)器電參數(shù)，如輸出電流和輸出頻率等。經(jīng)過(guò)三維有限元模擬實(shí)驗(yàn)得到：輸出電流和線圈匝數(shù)