双通道感应加热中间包的三维磁流热耦合模型

结合感应加热的中间包冶金是当前提升特殊钢连铸洁净度和质量稳定性的前沿技术。针对大方坯连铸用T型六流中间包,利用流动-传热耦合模型研究了控流装置对具有双感应加热通道中间包冶金行为的影响,首先获得了不开启感应加热工况下中间包的优化控流结构;进而通过对该结构进行电磁-流动-传热耦合模拟,研究了感应加热的控流和热补偿作用。结果表明,通过提高加热通道高度并配合双挡坝结构可进一步改善流体流动状况、提高各流一致性。其中,在不开启感应加热时,优化后中间包较原型死区比例由31.4%降低为17.6%,活塞区比例由19.1%提高为39.1%,平均停留时间标准差由99.6减小到40.3 s。开启感应加热后,中间包内流场有显著变化,通道出口钢液具有明显的上升流,这将有利于夹杂物的上浮去除。开启感应加热30 min后较未开启感应加热时中间包各出口平均温度由1798.1升高为1827.3 K,这表明感应加热可有效补偿钢水浇注过程中的热损失。这一功能有利于实现低过热度恒温浇铸,从而也有助于提高中间包控制铸坯洁净度和铸态组织一致性的综合冶金效果。

一种面向复杂电力系统的GMM-FBG光学电流传感器设计

为提高测量电流的实时性和准确性,设计了适用于振动、应变、磁场和温度等多物理场的GMM-FBG光学电流传感器。分析了光纤布拉格光栅(FBG)的光学传感特性,构建了超磁致伸缩材料(GMM)的一维非线性模型和磁热耦合模型。组合封装GMM和FBG的传感探头,构建磁路系统和解调系统,校正了传感器的相位误差,设计并实现了GMM-FBG光学电流传感器实物。分析了温度特性,从不同磁场方向进行电流响应实验,验证了温度补偿方法。GMM-FBG光学电流传感器取消了温度换算,降低了计算量,实现了传感器的温度补偿,提高了实时测量精度。该研究面向数字化、智能化的复杂电力系统,为新型光学电流传感器的开发与优化提供了技术参考。

等离子喷焊热残余应力磁信号仿真

金属磁记忆检测作为一种新型无损检测方式，在热残余应力检测方面有良好的应用潜质。以传热学、电磁学、热弹塑性有限元分析法及力-磁效应为理论基础，采用ANSYS分析软件建立“热-力-磁”耦合模型，利用该耦合模型得到熔覆层附近基体材料的热残余应力分布以及其相应磁信号。结果表明热残余应力与其磁信号都主要集中在温度梯度变化较大的熔覆层附近，距离熔覆层越近数值越大，并且磁信号的方向随应力性质变化。此外增大热源输入会增大磁信号的数值但并不影响其分布规律。仿真结果符合热残余应力形成机理以及力-磁效应原理。通过相同工艺参数下的试验验证，发现仿真磁信号与实测磁信号的变化规律基本相同，证明上述分析与实际情况基本吻合。研究结果为磁记忆技术在热残余应力检测的深入研究提供了借鉴意义与参考价值。

方坯轧制在线感应加热数值模拟与设计优化

针对方坯感应加热轧制过程容易发生边角升温不均匀的问题,建立了轧件移动式感应加热工况的电磁-传热耦合模型,并进行了有限元数值模拟分析。基于感应加热轧制工业运行数据,验证了模型的合理性,并对感应线圈设计进行了结构优化改进。结果表明,改进设计的感应线圈在钢坯边角部位的磁通密度分布得以明显地改善,工件边角部位的温差得以显著地降低,这有利于解决合金钢方坯轧制过程中常见的边角开裂问题。