电磁铸造中电磁压力的数值模拟

【摘要】： 本文针对铝电磁铸造和钢坯的软接触电磁连铸系统，建立了电磁压力的数值计算模型，给出了计算电磁压力公式的修正系数，运用互感耦合模型，编制了计算软件，模拟了圆锭铝无模铸造和圆锭钢坯软接触电磁连铸中的电磁压力分布情况，其中还包括了空载时软接触结晶器内电磁场的分布情况，分别探讨了电源频率，输入功率，软接触结晶器开缝情况，线圈位置对电磁压力分布以及空载软接触结晶器内电磁场分布的影响。通过研究得到如下结果： 对于无模电磁铸造铝圆柱坯来说，电磁压力在轴向上呈现中间大两头小的分布，最大值出现在线圈所在位置上，在铸坯表面电磁压力最大值处，静压力值和电磁压力的值相一致，小于液柱高度的位置上，电磁压力均不同程度的大于静压力值，电磁压力在径向的分布上表现为表面电磁压力最大，向铸坯内部迅速衰减，电磁压力随着电源频率的增大而增大，随着电源功率的增加，铸坯表面电磁压力增加很快。 研究软接触电磁连铸钢圆柱坯表面电磁压力分布分为两个部分：空载软接触结晶器内电磁场分布模拟和实载软接触结晶器内电磁压力分布模拟。空载部分主要得到如下结论：增加开缝数提高了结晶器透磁性，增大了磁感应强度；磁感应强度随频率的增加而减小，随功率的增加而增大；磁感应强度最大值在轴线上随感应线圈位置上升而增大且位置上移，在结晶器附近随感应线圈与结晶器横向距离增大而减小。在实载的研究中有如下结论：结晶器开缝大幅度的增加了铸坯表面的电磁压力，且开缝数越多电磁压力越大，电源频率的增加引起铸坯表面的电磁压力的增大，电源功率提高可以使得铸坯表面的电磁压力得到明显的提高而分布不变，随着感应线圈与结晶器距离的减小，铸坯表面的电磁压力迅速增大。