合金钢连铸坯动态凝固过程数值模拟

针对合金钢连铸坯凝固过程中存在的疏松、偏析、裂纹等问题,以现场实际连铸机为研究对象,依据200mm×200mm合金钢的连铸工艺,建立了铸坯凝固传热数学模型,确定了边界条件,初始条件,不同冷却段的表面热流,以及所研究钢种的物性参数·特别是通过把坐标系建在连铸坯之上,解决了计算整个铸坯纵断面上在不同过热度、不同拉速、不同时间、不同位置上动态凝固过程的温度场问题·模拟计算结果与实际铸机上的测试结果吻合较好,从而为调整连铸工艺参数,确定连铸坯末端电磁搅拌器安装位置及电磁参数,提高连铸坯质量找到依据·

电磁离心铸造液态金属运动规律的数学模型

对电磁离心铸造新工艺的原理、液态金属的受力特点和运动规律进行了深入分析，建立了该工艺条件下液态金属运动规律的数学模型。

恒稳磁场对注流制动效果的数学模拟

在连铸结晶器内对钢水流动状态进行制动的模拟装置上,利用测逮传感器测定了有、无恒稳磁场作用下液态金属的运动速度,并根据电磁流体力学理论,利用数值分析方法对制动前后的液态金属运动速度二维求解。

薄板坯连铸结晶器内钢液流场电磁制动的模拟研究

采用模型实验结合数值模拟的方法分析了薄板坯连铸结晶器的电磁制动过程．在模型实验中，测量了磁感应强度和工质锡液速度场．在数学模型中，使用低Reynolds数湍流模型封闭动量方程结果表明：电磁制动能够有效地控制结晶器内流场．随着磁感应强度的增加，射流强度逐渐减弱直至在中途被堵截转向同时，包括液面在内的整个结晶器内流场速度逐渐降低．在采用带形磁场制动的情况下，结晶器内液态金属的感应电流呈现为大范围的涡流分布．

电磁搅拌改善铸坯内部质量的实验研究

采用低碳钢进行静态浇铸实验 ,并就电磁搅拌对铸坯内部质量的影响进行了实验研究·实验结果表明 ,电磁搅拌可明显提高铸坯凝固组织的等轴晶率 ,同时又可以改善铸坯内的成分分布状况 ,从而提高铸坯的内部质量·在合理的电磁搅拌参数和浇铸参数条件下能够得到几乎为1 0 0 %等轴晶的铸坯·

电磁搅拌提高铸坯等轴晶比率的数值模拟

采用单侧线性电磁搅拌技术进行了铸坯的静态浇铸实验 ,并对电磁搅拌过程中的电磁场和流场进行了数值模拟 ,确定了实验条件下获得全等轴晶铸坯的电磁搅拌参数·结果表明 ,在本实验条件下 ,当最大电磁搅拌强度为 1414AHz ,钢液中的最大电磁力及最大流动速度分别达到 6 386N/m3 和 0 2 2m/s时 ,获得了等轴晶比率几乎为 10 0 %的铸坯·

方坯软接触电磁连铸初始凝固区高频磁场的分布

通过实验俭测和数值模拟方法研究结晶器切缝形式、弯月面位置以及感应线圈匝数等因素对方坯软接触电磁连铸结晶器内高频磁场分布的影响．分析结果表明：采用通体切缝形式的结晶器具有比封闭切缝形式结晶器更好的透磁性；增加感应线圈匝数时，可增大高频磁场在铸坯初始凝固区的有效作用范围：当液态金属弯月面位于感应线圈上沿附近时，高频磁场作用于初始凝固区的有效作用范围较大、电磁压力分布的不均匀程度较小，有助于获得高表面质量的铸坯．通过拉坯实验获得了表面质量得到明显改善的 Ｓｎ—１０Ｐｈ合金铸坯．

超高压凝固Al-Si合金的非平衡组织

研究了超高压（５．５ ＧＰａ）条件下凝固的过共晶 ＡＩ－Ｓｉ合金的非平衡组织．结果表明：过共晶成分合金中出现大量初生α 相，并有α＋β＋（α＋β）共晶的共生组织， Ｓｉ在α相中的固溶度和Ａｌ在β相中的固溶度都有极大增加．讨论了高压对凝固组织

方坯软接触电磁连铸结晶器内钢液弯月面行为的热模拟研究

以低熔点 Ｐｂ－Ｓｎ－Ｂｉ合金作为钢液模拟工质，对谐波高频磁场作用下，方坯软接触电磁连铸结晶器内钢液的弯月面行为进行热模拟实验研究、通过录像手段记录高频磁场作用下非导电石英玻璃容器内液态金属的弯月面行为，并采用“浸镀法”测得不同实验条件下的弯月面形状，掌握了高频磁场作用下液态金属弯月面的波动特性及不同感应线圈实验参数对弯月面行为特征的影响效果．研究表明：方坯结晶器内高频磁场沿结晶器周向的不均匀分布是影响弯月面稳定性的重要因素，在设计软接触电磁连铸结晶器时，应在结晶器角部对磁场采取适当的屏蔽措施．此外，感应线圈匝数以及感应线圈工作位置的选取将在很大程度上影响到钢液弯月面的形态和稳定性，是影响软接触电磁连铸铸坯表面质量的重要工艺参数．

搅拌器的结构参数对钢液内电磁场和流场分布的影响

利用 ANSYS5 .6软件对单侧线性电磁搅拌作用下钢液内的电磁场分布和流场分布进行了数值模拟 ,分析了搅拌器的结构参数对钢液流动状况的影响。结果表明 ,在搅拌器长度、线圈匝数及电流强度均相同的条件下 ,采用集中绕组的搅拌器所产生的电磁场最弱 ,而重叠绕组搅拌器和克兰姆绕组搅拌器的电能利用率较高 ,所产生的磁场强度较大 ,钢液的流动速度和紊流动能均较大 ;此外 ,尽管磁轭不影响电磁场的分布趋势 ,但却显著影响磁场强度的大小 ,所以 ,在数值模拟中应当考虑磁轭的存在 ;当搅拌器极距和其它参数一定时 ,增加搅拌器长度有利于扩大搅拌的作用范围 ,但对提高搅拌强度无明显效果 ;在搅拌器长度和其它参数一定的情况下 ,增大搅拌器的极距却不影响搅拌的作用范围 ,但却使搅拌强度明显提高。

软接触电磁结晶器内三维弯月面形状数值模拟

建立了软接触电磁结晶器内交变磁场和三维弯月面形状的耦合模型。在用实验结果验证的基础上 ,模拟了方坯连铸结晶器三维弯月面形状 ,研究了弯月面形状的不均匀特性 ,讨论了感应线圈与初始钢液面之间的相对位置、电流强度和电源频率等因素对弯月面形状的影响。结果表明 :当初始钢液面位于感应线圈中心位置附近时 ,电磁力对金属的约束成形作用最强 ;电流强度比电源频率能更明显地改变弯月面形状 ,但提高电源频率不仅能适当增加弯月面高度 ,还有利于弯月面的稳定。在实际应用中应采用 2 0 k

电磁离心铸造工艺的研究

本文首次提出并研究了电磁场中离心铸造新工艺及其产品的组织和性能.

凝固末端电磁搅拌参数确定及其对中心偏析的影响

结合南京钢铁股份有限公司电炉厂方坯连铸机的生产实际,用数学模型初步计算凝固末端的坯壳厚度,利用射钉结果对数学模型进行修正,通过一定拉速下、一定钢种的温度场的计算,找出液芯为φ35-φ55 mm的位置,确定将末端电磁搅拌器安装在距弯月面8 m处。并利用特斯拉计现场测试二冷末端电磁搅拌器的磁感应强度,确定电流为550 A,频率为13 Hz时的参数为最佳搅拌参数。同时对一定条件下的铸坯进行了化学成分化验,结果表明经过末端电磁搅拌的连铸坯试样中心碳和硫的偏析程度与未经过末端电磁搅拌的试样相比有不同程度的减轻,冶金效果比较理想。

电磁离心铸造过程中液态金属角速度分布数学模型

在对电磁离心工艺深入分析的基础上 ,建立了该工艺过程中液态金属角速度分布数学模型·并模拟了不同磁场强度下 ,液态金属角速度分布·结果表明 :为避免铸件产生缩松 ,在电磁离心铸造过程中 。

超高压条件下凝固界面的稳定性

对Al Si合金在 3.6～ 5 .5GPa高压下凝固形成的组织与常压凝固组织进行了对比 ,对高压下的胞枝晶转变进行了分析。发现高压对合金固溶度和扩散系数的影响是引起高压凝固组织变化的主要原因。

电磁搅拌对液态金属运动及凝固组织的影响

旋转型电磁搅拌在钢的连续铸造、铸件成形与凝固、半固态浆料制备、液态金属电磁净化等工艺过程中的应用受到了材料工作者的高度重视,并不断地取得了电磁搅拌应用技术开发与理论研究的成果。分析了旋转型电磁搅拌作用下液态金属运动特点及电磁力计算,建立了液态金属旋转运动的数学模型,并得到周向速度分布的表达式,研究了旋转型电磁搅拌对连铸坯凝固组织的影响,为在旋转型电磁搅拌应用中工艺参数的优化提供了依据。

方坯凝固过程中夹杂物的运动轨迹

考虑糊状区多孔介质对流动的影响 ,建立了三维凝固耦合模型和夹杂物运动轨迹方程 ,并与CFX F3D软件包相结合 ,对方坯凝固过程中夹杂物颗粒的运动轨迹进行了数值模拟·结果表明 :夹杂物颗粒在结晶器凝固过程中的运动轨迹与夹杂物在水口处的初始位置、夹杂物直径和结晶器内的流场特性有关 ;微观夹杂物易滞留于铸坯中 ,不易排除 ,直径较大的大颗粒夹杂物易于上浮排除 ;凝固对夹杂物的运动轨迹有显著影响 ,有利于夹杂物上浮去除 ;流场是影响夹杂物运动轨迹的主要因素·

基于射钉法的小方坯凝固过程数值模拟

结合方坯连铸机二冷各段的实际情况,在二冷各段末对铸坯进行射钉取样,利用硫印法测定方坯二冷区内目标点凝固壳的厚度,建立了方坯传热数学模型,并利用射钉结果修正数学模型中的各段的传热系数,提高数学模型的准确性。将射钉法确定的坯壳厚度与数学模型计算结果相比较,结果表明,利用修正过的数学模型可以模拟整个铸机的传热凝固过程。

电磁搅拌对离心铸造0Cr17Mn14Mo2N管坯组织和性能的影响

在离心转速和浇注温度恒定的条件下，考察了０Ｔ至０１８Ｔ不同强度稳恒电磁场对离心铸造０Ｃｒ１７Ｍｎ１４Ｍｏ２Ｎ不锈钢铸态组织和室温加工性能的影响。试验结果表明，铸态组织中的残余铁素体随磁场强度的提高而由不均匀的长条状变为粗化的块状组织，且分布均匀，促使铸坯塑性提高。磁场强度达到临界值００８Ｔ之后，残余铁素体随着磁场强度提高而细化，分布弥散，使铸坯塑性下降。分析表明，造成这种性况的原因是电磁场同时起到两方面的作用，一方面促使铁素体形成元素向核心偏聚，增加铁素体的稳定性，粗化残余铁素体；另一方面增加晶核数量。

线性电磁搅拌器电磁场分布的数值模拟

利用ANSYS 5 6软件对线性电磁搅拌器所产生的电磁场分布进行了数值模拟·通过与实测结果的比较 ,验证了利用ANSYS软件进行计算的可靠性·并进一步计算了在线性电磁搅拌器结构尺寸不变 ,将其绕制为一对极和二对极的情况下 ,线性电磁搅拌器所产生的电磁场分布 ,以及通电电流变化对所产生的磁感应强度分布的影响·结果表明 ,在结构尺寸一定的情况下 ,将线性电磁搅拌器绕制成一对极和二对极所产生的磁感应强度的大小与通电电流大小呈线性关系 ,且在通电电流相同的情况下 。