末端电磁搅拌磁场分布的数值模拟与实验研究

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1、硕士学位论文末端电磁搅拌磁场分布的数值模拟与实验研究NumericalSimulationandExperimentalResearchofMagneticFieldDistributioninFinalElectromagneticStirrer学号：21005060完成日期：2013．05．22大连理工大学DalianUniversityofTechnology大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论

2、文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：来嫦电磁搅拌磁壬勿钐昂的狻值横拟与唤移重砰宪作者签名：茎!壅垄日期：三!!兰年j∑月三L日大连理工大学硕士学位论文摘要本文针对宝钢末端电磁搅拌项目，选用Pb．80％Sn合金模拟连铸钢坯，探索不同磁场形式电磁搅拌的改善效果，利用ANSYS软件建立电磁场的有限元模型，计算电磁搅拌器在空载条件下的磁感应强度及有载条

3、件下熔体所受电磁力大小，分析不同励磁电流和频率对凝固组织和成分分布的影响规律。模拟结果表明：螺旋磁场磁感应强度具有以下空间分布特征，在轴向由中心向两端减小，磁场主要集中分布在H=．150～150mm范围，在径向上随着半径增大而增大，主要分布在R<60mm范围；随着电流增大，磁感应强度和电磁力增大，随着频率的增大，磁感应强度减小而电磁力增大。为检验模拟结果的合理性，本文对磁场分布进行了实际测量，并做了相应参数电磁搅拌对Pb．80％Sn合金凝固组织及成分偏析改善效果的验证性实验。测量结果表明：磁感应强度的实际分布特征及随电磁参

4、数的变化规律与模拟结果相同，表明数值模拟具有可行性。Pb．80％Sn合金实验结果表明：凝固曲线6．5min处铸锭的固相率为67％，对应熔体温度205℃作为施加末端电磁搅拌的起始温度；电磁搅拌在改善铸锭凝固组织及成分偏析方面存在最佳电流和频率，旋转磁场和螺旋磁场的最佳电流值均为125A，对应晶粒尺寸分别为1401xm和1331．tm，对应Sn含量差分别为1．95wt．％和1．12wt．％；旋转磁场和螺旋磁场在改善凝固组织方面的最佳频率分别为13Hz和10Hz，对应晶粒尺寸分别为142．51．tm和140．69m，在改善成分偏

5、析方面的最佳频率均为t3Hz，Sn含量差分别为1．14wt．％和0．34wt．％。螺旋磁场相当于旋转磁场和行波磁场的叠加，数值模拟和实测结果均表明，螺旋磁场磁感应强度与电磁力大于同参数下旋转磁场的对应值，能在熔体更大范围内形成强烈对流，对枝晶的碎断效果更彻底，等轴晶更细小，分布也更均匀，对成分偏析及凝固组织的改善效果更好。关键词：末端电磁搅拌；数值模拟；螺旋磁场；Pb-80％Sn合金；凝固组织末端电磁搅拌磁场分布的数值模拟与实验研究NumericalSimulationandExperimentalResearchofMa

6、gneticFieldDistributioninFinalElectromagneticStirrerAbstractContinuouscastingtechniquehasbeenwidelyusedintheindustrialmanufacturebecauseithastheadvantagesofhighefnciencyand10Wcost．However．continuouscastingslabsarelikelytohaveproblemsofsegregationandshrinkageporosi

7、tywhichcaninfluencethesubsequentprocessingandthefinalperformanceofslabs．Forthisreason，thedevelopmentofcontinuouscastingtechniqueislimitedtosomeextent．ElectromagneticstirringCansignallyimprovethequalityofcastingbillets，butpeopleareunabletoactuallymeasuresomeparamet

8、ersandcan’twellknowtheinfluenceofstirringparametersonslabqualityforelectromagneticstirringisacomplextime-varyingprocessreferringtoheattransmissionandmas