连铸板坯二冷区辊式电磁搅拌的磁场数值模拟.pdf

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1、铸造技术VO1．33NO．3·318·F0UNDRYTECHN0L0GYMar．2012·工艺技术TechnOlogy·连铸板坯二冷区辊式电磁搅拌的磁场数值模拟尹永昌，李建超，王宝峰，张凌峰(内蒙古科技大学材料与冶金学院，内蒙古包头014010)摘要：通过ANSYS有限元分析软件，在电流频率为6Hz、电流强度变化的情况下，对连铸板坯二冷区电磁搅拌进行了数值模拟。分析了电流强度为400A、电流频率为6Hz时，铸坯内部的磁感应强度和电磁力的变化规律。结果表明，铸坯中心的磁感应强度随电流强度的增大而增大；铸坯中心的电磁力在一个周期的

2、不同时刻向同一个方向移动，并在该力的作用下完成对钢液的搅拌。关键词：连铸板坯；二冷区；电磁搅拌；数值模拟中图分类号：TF777．1文献标识码：A文章编号：1000．8356(2012)03．0318．04NumericalSimulationonMagneticFieldofROUTypeElectromagneticStirringinSecondaryCoolingZoneofContinuousCastingSlabYINYong—chang，LIJian—chao，WANGBao—feng，ZHANGLing—feng

3、(SchoolofMaterialandMetallurgy，InnerMongoliaUniversityofScienceandTechnology，Baotou014010，China)Abstract：MagneticfieldofrolltypeelectromagneticstirringinsecondarycoolingzoneofcontinuouscastingslabwasnumericallysimulatedbymeansoffiniteelementanalysissoftwareANSYSatth

4、ecurrentfrequencyof6Hzanddiferentcurrentintensity．Themagneticfluxdensityandmagneticforceintheslabwereanalyzedunderthecurrentintensityof400Aandthefrequencyof6Hz．Theresultsshowthatthemagneticfluxdensityinthecentreofslabincreaseswimtheincreaseofcurrentintensity．Atdiffe

5、renttimeinoneperiod，themagneticforceinthecentreofslabmovestothesamedirectionandaccomplishestheroleofmagneticstirringonliquidstee1．Keywords：continuouscastingslab；secondarycoolingzone；electromagneticstirring(EMS)；numericalsimulation随着连铸技术的应用和发展，连铸坯的质量越来1．1数学模型的建立’越受到重

6、视。连铸实践证明，在连铸线上采用电磁搅电磁搅拌过程中由于通过感应线圈的交变电流拌可以有效提高铸坯质量，如改善铸坯内部质量，减频率很低，产生的电磁场为准静态的电磁场，在忽略轻中心偏析。消除中心缩孔，提高等轴晶率等[1'。几十位移电流的条件下，其满足Maxwell方程组：年来．国内外专家学者对电磁搅拌进行了大量实验研法拉第定律，磁通连续性方程：究[3-9]．并在工业生产中大力推广电磁搅拌技术。随着V·B=O(1)计算机技术的广泛应用，数值模拟已成为研究连铸过法拉第定律：程中电磁搅拌的一种有效手段，对电磁搅拌过程进行VxE=-OB／

7、Ot(2)模拟计算。可为电磁搅拌器的结构设计，以及工艺参安培定律：数的确定提供理论依据和技术指导。vxH=J+OD／OtJ(3)本文针对连铸宽厚板坯二冷区普遍采用的辊式欧姆定律：电磁搅拌器建立数学模型，分析在电流频率相同、电J=cr[E+(UxB)](4)流强度变化时。板坯内部磁感应强度和电磁力的分布附加方程：B=tzH(5)情况。式中，为磁感应强度，T；E为电场强度，V／m；H为磁场1模型的建立强度，A／m；．，为感应电流密度，A／m2；U为钢液运动速度，m／s；or为电导率，S／m；／z为磁导率，H／m。1．2单元网格划分

8、及边界条件处理收稿日期：2011-10-26：修订日期：2011-12—09空气部分采用了四面体单元，其他部分则采用了基金项目：内蒙古自然科学基金资助项目(2009BS0803)六面体单元。如图1(a)所示，铸坯划分为61008个单元，作者简介：尹永~(1983-)，河北保定