板坯連鑄二冷區(qū)電磁攪拌耦合分析.pdf

1、本文主要以提高攪拌力為目的，對二冷區(qū)板坯電磁攪拌器結構尺寸進行改造，并優(yōu)化工藝參數(shù)。依據(jù)電磁場的基本原理、計算流體動力學（CFD）理論及有限元法，建立了描述板坯連鑄二冷區(qū)內電磁攪拌的電磁場、流場及磁—流耦合的三維有限元數(shù)學模型，借助ANSYS 軟件對板坯二冷區(qū)電磁攪拌過程進行了瞬態(tài)數(shù)值模擬耦合分析。 詳細分析了電磁攪拌過程中鑄坯內磁感應強度、電磁力以及鋼液流動的情況。結果表明： 1）通過計算結果與實測對比可知，本文建立的

2、有限元模型是可靠的，二冷區(qū)內鋼液分別在卷筒式、凸極式兩種結構電磁攪拌器的作用時，二者得到的磁場分布是一致的，鋼液受到相似特征的行波電磁攪拌力。 2）二冷區(qū)內卷筒式電磁攪拌器作用時，產生較大的磁感應強度及電磁力，鋼液在此電磁驅動力作用下的流速明顯大于凸極式攪拌器作用時的流速，因此卷筒型結構的二冷區(qū)板坯電磁攪拌器更優(yōu)于凸極式的攪拌效果。 3）增加磁極、磁軛縱向截面積，可增加鐵芯的導磁量，從而增加了鋼液所受的電磁攪拌力，使鋼液

3、流速進一步提高，因此可收到更好的攪拌效果。通過結構尺寸優(yōu)化分析可得，凸極式電磁攪拌器較佳的結構尺寸為：磁極寬150mm，磁極、磁軛高450mm，磁軛厚220mm。 4）增加線圈電流頻率，鋼液流速先增加后減小，；增加線圈電流強度，攪拌區(qū)域鋼液流速單調增加，當電流強度大于800A 時，電流強度對鋼液流速影響不大。由參數(shù)優(yōu)化分析可知，800A、3Hz 為理想的工藝參數(shù)。 利用本文提出的數(shù)學模型及模擬結果可以分析具體工況和具體操