收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

不同结构型式连铸结晶器的电磁软接触特性研究

张林涛  
【摘要】: 电磁软接触连铸技术通过施加高频磁场控制钢液的初始凝固过程来提高铸坯的表面质量。高频磁场作用下结晶器内的磁场和金属液弯月面变形特性是衡量电磁软接触效果的重要指标,而电磁软接触结晶器的结构型式和参数设计对软接触效果具有决定性的影响作用,它也是电磁软接触技术能否推向工业应用的关键技术之一。研究和探讨不同坯型(方、扁、圆)和不同切缝形式和参数下的软接触结晶器内的磁场、金属液弯月面变形和凝固传热特性,认识其变化规律,是设计工业用电磁软接触结晶器,推广电磁软接触技术的重要技术基础。本论文以此为选题,重点研究方坯、矩形坯和工业用圆坯电磁软接触结晶器的软接触特性和传热特性,具有重要的理论意义和实用价值。 针对工业用Φ178mm圆坯电磁软接触连铸结晶器,采用数值模拟和实验相结合的方法,研究了结晶器切缝参数对结晶器内部磁场分布的影响规律,并通过低熔点合金热模拟实验,揭示了切缝参数对结晶器内弯月面变形的影响规律。研究结果表明:工业结晶器的上法兰盘对结晶器内的磁场分布具有一定的影响作用。特别是随着电源功率(安匝数)增大到90kW以上时,结晶器上法兰盘对磁场的屏蔽作用逐渐增强;随着圆坯结晶器切缝数目、切缝宽度和切缝长度的增加,结晶器内的磁感应强度和弯月面变形均增大,其中又以切缝数目和切缝长度对软接触效果的影响最主要;当切缝数由24增加到32时,结晶器内最大磁感应强度增加了32%,弯月面高度增加110%;当切缝长度由100 mm增到加130 mm时,结晶器内最大磁感应强度增加了28%,弯月面高度增加了155%。当切缝宽度由0.3 mm增加到0.5 mm时,结晶器内最大磁感应强度增加了15%。这些研究结果为Φ178mm工业用圆坯电磁软接触连铸结晶器的设计提供了重要参数依据。 设计并制作了内径尺寸为213mm×85mm的两种非均匀切缝矩形坯电磁软接触连铸结晶器;通过磁场测试和热模拟实验揭示了两种结晶器内磁场分布和弯月面变形的规律。实验结果表明:随电源功率的增大,结晶器内磁感应强度和弯月面高度均增大,且电源功率不改变结晶器内磁场分布特征;结晶器最大磁感应强度所处位置随感应线圈同向移动;液态金属的自由液面应控制在线圈中心附近,此时磁场的利用率最高,软接触效果最好; 结晶器内切缝的布置对磁场和金属液变形具有重要的影响作用。研究发现,对于单侧窄面切缝的矩形结晶器,在电源功率一定时,无切缝窄面附近仍然存在磁场;在电源功率达52kW时,无切缝窄面中心的最大磁感应强度是切缝窄面的60%左右;而对于在窄面角部增加切缝的改进型矩形结晶器,其内部磁场分布和弯月面变形都得到较大提高,基本呈现均匀分布,且在数量级上也达到了实现软接触效果的要求;论证了采用较少的非均匀切缝结构,也能够获得矩形坯电磁软接触效果的可行性。 设计并制作了内径尺寸为100mm×100mm的非均匀切缝方坯电磁软接触连铸结晶器,并进行了低熔点合金的静态和动态凝固传热实验,揭示了不同电源功率下结晶器内部磁场分布、弯月面变形、凝固坯壳形貌、三相点位置、结晶器壁温度与热流、熔池温度和结晶器冷却水温度的变化规律。实验结果表明:与均匀切缝结晶器相比,其磁场分布和弯月面变形规律变化不大,基本相同;随着电源功率的增大,低熔点合金自由液面的波动加剧,熔池温度升高,初始凝固点下移,形成的凝固坯壳逐渐变薄,直至发生重熔,揭示了高频磁场对结晶器内合金液加热,造成三相点下移的变化规律;随电源功率的增加,合金液和结晶器壁中产生的焦耳热增大,并在切缝处和分瓣体会出现不均匀分布,造成坯壳厚度分布不均,同时结晶器壁温度和热流也升高;连铸结晶器的振动作用促使弯月面区域结晶器壁温度上升;由此,在工业应用电磁软接触连铸技术时,应结合实际连铸工艺合理选择电参数,适当地调节结晶器的冷却水量等工艺参数,这些研究结果对电磁软接触连铸工业实验提供了重要的指导作用。 通过以上几种不同型式软接触结晶器的软接触特性研究发现,线圈与结晶器的相对位置、钢液模拟物与结晶器的相对位置以及电源功率三个参数对结晶器内部电磁特性的影响规律并不随结晶器结构型式的变化产生大的变化,基本规律相同。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 张林涛,邓安元,王强,王恩刚,赫冀成;软接触电磁连铸技术的研究进展[J];铸造技术;2004年04期
2 那贤昭,张兴中,仇圣桃,干勇;方坯软接触电磁连铸结晶器内三维电磁场的数值模拟[J];金属学报;2002年09期
3 邓安元;王恩刚;赫冀成;;感生电流对软接触结晶器内磁感应强度的影响[J];东北大学学报(自然科学版);2005年12期
4 金百刚,王强,邓安元,王恩刚,张林涛,王道海,李振国,赫冀成;两段式方坯结晶器内电磁场分布及弯月面行为[J];铸造;2005年06期
5 曲方懿,郑贤淑,周永东,金俊泽;软接触结晶器内电磁场分布的数值模拟研究[J];铸造;2002年07期
6 王朝阳;王恩刚;赵林林;赫冀成;;圆坯中频电磁软接触连铸结晶器内弯月面行为的研究[J];特种铸造及有色合金;2009年10期
7 邓安元,贾光霖,赫冀成;电磁场对软接触结晶器内钢液流动的影响[J];钢铁研究学报;2002年01期
8 杨杰,杨晓江,杜洪波,孙彩军;唐钢FTSC工艺薄板坯连铸结晶器温度场分析[J];河北冶金;2005年02期
9 张雅静,于光伟,贾光霖,高允彦,赫冀成;流动控制结晶器内钢液运动的规律[J];中国有色金属学报;2000年S1期
10 周永东,郑贤淑,金俊泽,李廷举,曲方懿;软接触结晶器结构对磁场分布影响的实验研究[J];大连理工大学学报;2001年06期
11 漆鑫;唐萍;文光华;苗胜田;;结晶器中弯月面区域保护渣液流场的数学模拟[J];特殊钢;2006年04期
12 陶红标,岳尔斌;钢的连铸过程结晶器与铸坯之间的传热分析[J];宽厚板;2002年06期
13 ;国外信息[J];连铸;1998年03期
14 陈向勇,张永杰,冯长宝,邓安元,王恩刚,赫冀成;圆坯电磁软接触连铸结晶器高频磁场分布[J];宝钢技术;2004年05期
15 王朝阳;王恩刚;张兴武;赫冀成;;圆坯中频电磁软接触连铸结晶器内弯月面研究[J];铸造;2009年05期
16 ;结晶器弯月面行为对初生坯壳的影响[J];钢铁研究学报;2002年02期
17 ;结晶器弯月面行为对初生坯壳的影响[J];钢铁研究学报;2002年03期
18 赵紫锋;张炯明;王新华;梅峰;阮小明;;提高亚包晶钢板坯拉速对结晶器传热的影响[J];特殊钢;2009年02期
19 张林涛;王恩刚;邓安元;华峻山;赫冀成;张永杰;;圆坯电磁软接触连铸结晶器切缝参数的研究[J];特种铸造及有色合金;2008年12期
20 ;连续铸造铁筋试验总结[J];清华大学学报(自然科学版);1959年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 罗大伟;王同敏;蔡少武;李军;许菁菁;王家淳;曹志强;李廷举;;锻铝SEC圆形结晶器透磁性能模拟研究[A];2008中国铸造活动周论文集[C];2008年
2 金百刚;王强;邓安元;王恩刚;赫冀成;;方坯软接触电磁连铸结晶器的传热研究[A];2004全国能源与热工学术年会论文集(2)[C];2004年
3 张永杰;赫冀成;王恩刚;陈向勇;陈兆平;;钢的软接触电磁连铸工业实验难点及解决途径[A];中国金属学会2003中国钢铁年会论文集(3)[C];2003年
4 陈世超;宋志刚;;小方坯连铸中液位控制系统的应用[A];全国冶金自动化信息网2009年会论文集[C];2009年
5 王谦;;方坯连铸生产品种钢用保护渣选择的探讨[A];特钢连铸技术研讨会论文集[C];2007年
6 陈保战;刘云良;;天铁3#机150~2方坯参数优化的生产实践[A];连铸品种和铸坯质量技术研讨会论文汇编[C];2004年
7 余作朋;王艳华;;板坯宽度控制讨论及实践[A];河北省2011年炼钢连铸生产技术与学术交流会论文集[C];2011年
8 刘晓;于艳;刘俊江;陈亚贤;尹合壁;王金城;姚曼;方大成;;圆坯连铸结晶器弯月面区域热流分析[A];中国金属学会2003中国钢铁年会论文集(3)[C];2003年
9 傅倬伟;王友钊;;基于虚拟仪器的连铸结晶器振动装置在线监测系统研究[A];冶金自动化信息网年会论文集[C];2004年
10 钟忆生;张家泉;潘辉;;保护渣对板坯连铸结晶器平均热流密度的影响[A];冶金研究中心2005年“冶金工程科学论坛”论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张林涛;不同结构型式连铸结晶器的电磁软接触特性研究[D];东北大学;2008年
2 王朝阳;中频电磁软接触连铸技术的研究[D];东北大学;2009年
3 康丽;电磁软接触连铸结晶器内多物理场耦合数值模拟研究[D];东北大学;2008年
4 程常桂;气膜软接触连铸技术的基础研究[D];上海大学;2003年
5 张丰收;特种合金软接触电磁成形定向凝固技术研究[D];西北工业大学;2003年
6 吴晓明;连铸结晶器非正弦振动控制的研究[D];燕山大学;2001年
7 房灿峰;高性能镁合金电磁改性技术研究[D];大连理工大学;2006年
8 吴扣根;圆坯连铸结晶器电磁搅拌过程数学模拟与实验研究[D];上海大学;2001年
9 田美丽;结晶器搅拌桨快速设计与制造关键技术研究[D];天津大学;2007年
10 任子平;IF钢中成分及夹杂物的过程控制研究[D];东北大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 宁尚国;结晶器振动的弹簧板导向研究[D];燕山大学;2001年
2 戴智华;连铸机结晶器流场和温度场耦合分析及激振系统控制技术研究[D];武汉科技大学;2002年
3 付云朋;硝酸钾结晶动力学的研究[D];河北工业大学;2005年
4 何宇明;板坯连铸结晶器铜板温度场和应力场的数值仿真[D];重庆大学;2005年
5 李志国;板坯连铸结晶器内流场与温度场的计算机仿真[D];重庆大学;2002年
6 腾益登;结晶器激振系统的PLC控制与在线监测的研究[D];武汉科技大学;2004年
7 金飞翔;结晶器内腔尺寸自动测量机误差分离与修正方法研究[D];合肥工业大学;2006年
8 孙玉霞;板坯结晶器钢液流动及液面波动行为的模拟研究[D];内蒙古科技大学;2009年
9 赵志刚;立式板坯连铸过程结晶器内钢液行为的数学物理模拟[D];昆明理工大学;2012年
10 华维;FTSC薄板坯连铸机H~2型结晶器内坯壳变形过程的研究[D];辽宁科技大学;2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 Carlo P.Piemonte 达涅利戴维·迪斯汀顿公司 执行副总裁 Gabriele Paulon 达涅利戴维·迪斯汀顿公司 工艺技术常务副经理;达涅利INMO结晶器概念高质量板坯连铸创新技术[N];世界金属导报;2009年
2 刘友存;实现产品质量和生产效率双提高[N];中国冶金报;2008年
3 Carlo P.Piemonte 达涅利戴维·迪斯汀顿公司 执行副总裁 Gabriele Paulon 达涅利戴维·迪斯汀顿公司 工艺技术常务副经理;达涅利INMO结晶器概念高质量板坯连铸创新技术[N];世界金属导报;2009年
4 王家峰 记者 程云鹤;鞍钢结晶器电镀铜板走向国际[N];鞍山日报;2010年
5 彭荣才;在“高速”中实现“优质”[N];中国冶金报;2008年
6 廖建国;连铸结晶器内钢水流动控制技术的变迁(1)[N];世界金属导报;2004年
7 郭志民;WAL-Ⅱ结晶器液面自动控制仪投用效果好[N];世界金属导报;2004年
8 石刚;市场的“结晶”[N];中国冶金报;2000年
9 张化义;新式连续双流分配器及结晶器液面控制系统[N];世界金属导报;2009年
10 清晨;基于SIMPLER算法的结晶器填充和凝固新模拟方法的开发[N];世界金属导报;2004年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978