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《切缝参数对工业实验软接触结晶器内磁场分布影响的数值模拟》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、第6卷第5期过程工程学报Vol.6No.52006年10月TheChineseJournalofProcessEngineeringOct.2006切缝参数对工业实验软接触结晶器内磁场分布影响的数值模拟张林涛，王恩刚，邓安元，赫冀成(东北大学材料电磁过程教育部重点实验室，辽宁沈阳110004)摘要：通过有限元法三维数值模拟，研究了不同结构参数对圆坯电磁软接触结晶器内部磁场的影响规律.结果表明，对于部分切缝结晶器，结晶器口部有无盖板对其内部磁场分布的影响不大；增加结晶器切缝数，结晶器内磁场的渗透率、磁感
2、应强度、磁场的有效作用范围及磁场的均匀性都得到增强；切缝宽度对结晶器内部磁场的影响不大；切缝长度越长，磁感应强度越大，磁场的有效作用范围越大.关键词：电磁连铸；数值模拟；结晶器结构；切缝；磁场分布中图分类号：TG249.7文献标识码：A文章编号：1009−606X(2006)05−0713−05hh1前言∇×H=J,(1)hh连铸过程中为便于脱模，结晶器常采用振动形式，∇×E=−∂B∂t,(2)但铸坯表面会产生周期性的横向缺陷.1986年Vives[1]h∇⋅=B0,(3)提出了电磁软接触连铸方法.该
3、方法是利用感应线圈内hh交变高频电流产生的交变磁场和结晶器内熔融钢液所B=μ0H,(4)产生的感应电流进行交互作用，产生一个指向结晶器中hhJ=σE.(5)心的电磁力，以抵消部分钢液和结晶器之间的接触摩擦h[2−5]在求解的过程中采用磁矢位方法，引入磁矢位A和力，改善铸坯质量.近年来，国内外的研究结果表明，标量电位φ,有：该技术对铸坯质量有明显的改善作用.该技术研究的热hhB=∇×A,(6)点是结晶器内的磁场分布和弯月面的变形规律.hh[6]Kageyama等对钢的电磁铸造模型进行了三维数值模E=−∂
4、A∂t−∇φ.(7)[7][2]拟，Cha等和Cho等对结晶器内的磁场分布进行了通过推导，得出在整个计算空间满足方程：[8]大量的数值计算和实验讨论，Kim等对高频连铸过程[9]11h⎛⎞hhh中磁场分布进行了计算和实验，周永东等对内径100∇×∇×−∇∇⋅+AA⎜⎟i20πσσφfAJ+∇−=,(8)μμ⎝⎠mm的圆坯通体切缝结晶器内磁场进行了实验，于光伟h[10]等对方坯通体切缝结晶器内磁场进行了大量的研究.∇⋅−(ifA20πσσφ−∇=).(9)但以上研究主要是针对通体切缝结晶器而进行的，以内
5、径178mm圆坯电磁软接触结晶器为对象，以针对部分切缝软接触结晶器的研究报道较少.本工作对钢液作为结晶器内的模拟介质，用有限元程序对电磁软内径178mm的圆坯部分切缝电磁软接触结晶器内磁场接触结晶器内三维电磁场进行模拟，计算参数见表1.分布进行了数值模拟，同时将实际生产过程中在结晶器周围的不锈钢盖板的影响考虑在内，讨论了不同切缝参表1计算参数Table1Parametersofnumericalsimulation数对其磁场分布规律的影响，从而为圆坯软接触结晶器Thicknessofmold(mm)1
6、3f(kHz)30的优化设计提供依据.5Heightofmold(mm)300σsteel(S/m)7.14×107Innerdiameterofmold(mm)178μsteel(H/m)4π×107Heightofinductioncoil(mm)100μcopper(H/m)4π×102数学模型和程序0,24,32,7Nslitσcopper(S/m)6.0×1040,100从Maxwell方程组出发，由于电磁软接触过程满足100,130,0.3,0.5,Lslit(mm)Wslit(mm)似稳
7、条件，其基本方程如下所示：2500.8,1.0收稿日期：2005−11−17，修回日期：2006−02−23基金项目：国家自然科学基金资助项目(编号：50274023)；国家高技术研究发展计划(863)基金资助项目(编号：2001AA337040)；辽宁省青年人才基金资助项目(编号：2005221004)作者简介：张林涛(1977−)，男，朝鲜族，黑龙江省齐齐哈尔市人，博士研究生，热能工程专业；王恩刚，通讯联系人，Tel:024-83681739,E-mail:egwang@mail.neu.edu.
8、cn.714过程工程学报第6卷考虑到圆形结晶器的对称性，选取其中含有切缝和网格划分.图3为切缝和分瓣体处的网格划分.分瓣体的一个扇形区域作为计算区域.模拟空间内包括空气、不锈钢盖板、结晶器、感应线圈和钢液.考虑到高频磁场在导体中传播时具有集肤效应，为真实反映结Innerside晶器内壁上的磁场分布，需要对网格进行细化.线圈内电流强度有效值为8000A、电源频率为30kHz的情况下，不锈钢盖板的集肤层厚度为3mm左右，因此，模SlitSegment型的结点
