立式电磁制动结晶器内金属液流动行为的数值模拟与物理实验研究
发布时间：2023-02-18 22:36
连铸结晶器内的冶金过程是改善连铸坯质量的关键环节,结晶器内的钢液流动状态起着极为重要的作用。因此,实现结晶器内的钢液流动控制具有重要的意义。连铸过程中结晶器内的钢液流动行为会影响到夹杂物和气泡的运动及分布,进而影响连铸坯质量。由浸入式水口侧孔流出的高温钢液撞击结晶器窄面形成上回流和下回流。上回流垂直冲击弯月面,造成弯月面不稳定和波动,容易引起铸坯质量缺陷,如铸坯表面振痕和皮下夹渣等;下回流会携带非金属夹杂物和气泡进入到结晶器液相穴深处,使之难以上浮去除,被凝固坯壳捕获会形成皮下缺陷。为了确保高拉速条件下连铸坯的质量,自上世纪80年代诞生的电磁制动技术,作为一种有效控制钢液流动的方法广泛应用于连铸生产过程,成为控制高拉速板坯连铸结晶器内钢液流动的重要手段。电磁制动技术从第一代区域型装置发展到现行应用的第二代全幅一段电磁制动装置和第三代电磁制动装置。然而,受磁场作用区域的限制,现行应用的电磁制动装置的制动效果受工艺参数和电磁参数影响均较大,如水口浸入深度、水口倾角、磁极位置和磁感应强度等,降低了电磁制动的应用效果。本文基于电磁制动技术的基本原理,提出和建立了一种新型的立式电磁制动装置,以高...
【文章页数】：151 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 电磁制动技术与其发展
1.1.1 电磁制动技术原理
1.1.2 传统电磁制动技术的发展
1.1.3 传统电磁制动技术的冶金效果
1.1.4 传统电磁制动效果的影响因素
1.2 电磁制动发展过程中的磁场布置方式
1.2.1 区域型电磁制动磁场布置方式
1.2.2 全幅型电磁制动磁场布置方式
1.2.3 静磁场复合电磁制动磁场布置方式
1.2.4 多模式组合电磁制动磁场布置方式
1.2.5 电磁制动技术在国内外的研究状况
1.3 现行连铸技术分析
1.4 课题的提出
1.5 本课题研究的内容和意义
第2章 现行连铸坯存在的问题及立式电磁制动技术提出
2.1 现场连铸坯夹杂物检测
2.2 产生原因分析
2.3 立式电磁制动技术提出
2.4 本章小结
第3章 电磁制动结晶器内磁场与流场数学模型的建立
3.1 电磁制动结晶器内磁场数学模型的建立
3.1.1 电磁场求解基本方程
3.1.2 电磁制动结晶器几何模型
3.1.3 磁场边界条件及求解方法
3.2 电磁制动结晶器内磁场与流场耦合数学模型建立
3.2.1 基本假设
3.2.2 结晶器内流体流动控制方程
3.2.3 结晶器内钢/渣界面控制方程
3.2.4 求解区域及边界条件
3.2.5 方程离散及求解方法
3.2.6 数值模拟采用的工艺及物性参数
3.2.7 数值计算网格无关性验证
3.3 本章小结
第4章 立式电磁制动结晶器内钢液流动行为的数值模拟
4.1 引言
4.2 立式电磁制动磁场计算模型的验证
4.3 立式电磁制动电磁场计算结果与分析
4.4 电磁参数对钢液流动及钢/渣界面波动行为的影响
4.4.1 磁感应强度对钢液流动的影响
4.4.2 磁感应强度对钢/渣界面波动的影响
4.5 工艺参数对钢液流动及钢/渣界面波动行为的影响
4.5.1 拉坯速度的影响
4.5.2 水口浸入深度的影响
4.5.3 水口倾角的影响
4.6 本章小结
第5章 立式电磁制动结晶器内金属液面波动行为的物理实验
5.1 引言
5.2 立式电磁制动器原型设计
5.2.1 立式电磁制动器结构组成
5.2.2 励磁电源
5.3 低熔点合金电磁流体流动平台设计
5.4 立式电磁制动结晶器内磁场特性
5.4.1 磁场分布特性
5.4.2 不同电流强度下磁感应强度分布特性
5.5 立式电磁制动结晶器内金属液面波动行为的物理实验
5.5.1 实验原理
5.5.2 实验方法和方案
5.6 实验结果与分析
5.6.1 连续浇注过程中感应强度对金属液面瞬时波动的影响
5.6.2 工艺参数对金属液面瞬时波动的影响
5.6.3 工艺参数对金属液面平均波高的影响
5.6.4 不同参数对弯月面行为的影响
5.7 本章小结
第6章 立式电磁制动与全幅一段电磁制动的对比评价
6.1 引言
6.2 全幅一段电磁制动电磁场计算结果与分析
6.3 全幅一段电磁制动结晶器内基本流动特性
6.4 全幅一段电磁制动作用下钢液流动及钢/渣界面波动行为
6.4.1 拉坯速度的影响
6.4.2 水口浸入深度的影响
6.4.3 水口倾角的影响
6.5 立式电磁制动技术与全幅一段电磁制动技术对比
6.6 本章小结
第7章 结论
参考文献
致谢
攻读博士学位期间取得的学术成果
作者简介
本文编号：3745678
【文章页数】：151 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 电磁制动技术与其发展
1.1.1 电磁制动技术原理
1.1.2 传统电磁制动技术的发展
1.1.3 传统电磁制动技术的冶金效果
1.1.4 传统电磁制动效果的影响因素
1.2 电磁制动发展过程中的磁场布置方式
1.2.1 区域型电磁制动磁场布置方式
1.2.2 全幅型电磁制动磁场布置方式
1.2.3 静磁场复合电磁制动磁场布置方式
1.2.4 多模式组合电磁制动磁场布置方式
1.2.5 电磁制动技术在国内外的研究状况
1.3 现行连铸技术分析
1.4 课题的提出
1.5 本课题研究的内容和意义
第2章 现行连铸坯存在的问题及立式电磁制动技术提出
2.1 现场连铸坯夹杂物检测
2.2 产生原因分析
2.3 立式电磁制动技术提出
2.4 本章小结
第3章 电磁制动结晶器内磁场与流场数学模型的建立
3.1 电磁制动结晶器内磁场数学模型的建立
3.1.1 电磁场求解基本方程
3.1.2 电磁制动结晶器几何模型
3.1.3 磁场边界条件及求解方法
3.2 电磁制动结晶器内磁场与流场耦合数学模型建立
3.2.1 基本假设
3.2.2 结晶器内流体流动控制方程
3.2.3 结晶器内钢/渣界面控制方程
3.2.4 求解区域及边界条件
3.2.5 方程离散及求解方法
3.2.6 数值模拟采用的工艺及物性参数
3.2.7 数值计算网格无关性验证
3.3 本章小结
第4章 立式电磁制动结晶器内钢液流动行为的数值模拟
4.1 引言
4.2 立式电磁制动磁场计算模型的验证
4.3 立式电磁制动电磁场计算结果与分析
4.4 电磁参数对钢液流动及钢/渣界面波动行为的影响
4.4.1 磁感应强度对钢液流动的影响
4.4.2 磁感应强度对钢/渣界面波动的影响
4.5 工艺参数对钢液流动及钢/渣界面波动行为的影响
4.5.1 拉坯速度的影响
4.5.2 水口浸入深度的影响
4.5.3 水口倾角的影响
4.6 本章小结
第5章 立式电磁制动结晶器内金属液面波动行为的物理实验
5.1 引言
5.2 立式电磁制动器原型设计
5.2.1 立式电磁制动器结构组成
5.2.2 励磁电源
5.3 低熔点合金电磁流体流动平台设计
5.4 立式电磁制动结晶器内磁场特性
5.4.1 磁场分布特性
5.4.2 不同电流强度下磁感应强度分布特性
5.5 立式电磁制动结晶器内金属液面波动行为的物理实验
5.5.1 实验原理
5.5.2 实验方法和方案
5.6 实验结果与分析
5.6.1 连续浇注过程中感应强度对金属液面瞬时波动的影响
5.6.2 工艺参数对金属液面瞬时波动的影响
5.6.3 工艺参数对金属液面平均波高的影响
5.6.4 不同参数对弯月面行为的影响
5.7 本章小结
第6章 立式电磁制动与全幅一段电磁制动的对比评价
6.1 引言
6.2 全幅一段电磁制动电磁场计算结果与分析
6.3 全幅一段电磁制动结晶器内基本流动特性
6.4 全幅一段电磁制动作用下钢液流动及钢/渣界面波动行为
6.4.1 拉坯速度的影响
6.4.2 水口浸入深度的影响
6.4.3 水口倾角的影响
6.5 立式电磁制动技术与全幅一段电磁制动技术对比
6.6 本章小结
第7章 结论
参考文献
致谢
攻读博士学位期间取得的学术成果
作者简介
本文编号：3745678
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