有色金属直流电磁搅拌的多场耦合数值模拟分析与设计

根据Maxwell电磁学基本方程和混沌理论,结合有限元法,设计了一款新型基于直流励磁的电磁搅拌装置,建立了直流电磁搅拌装置在工作时的多场耦合三维数值模型。采用ANSYS软件对磁场和流场的分布形态特征进行了数值模拟分析。结果表明,在电磁搅拌时,交变磁场能够形成周向电磁力,通过该力促使有色金属熔体进行运动,发现熔体内部的循环流以及槽壁附近剪切流是相互冲突的,这种现象为有色金属和增强基相互碰撞、摩擦、混合创造了有利条件。

连铸坯凝固末端永磁搅拌与电磁搅拌对比研究

为进一步改善高碳钢82A内部质量,在矩形坯180mm×240mm连铸机上进行了凝固末端永磁搅拌和电磁搅拌对比工业试验。试验结果表明:永磁搅拌改善高碳钢内部质量效果优于电磁搅拌;永磁搅拌铸坯中心平均碳偏析指数为1.06,而电磁搅拌铸坯中心平均碳偏析指数为1.10;与电磁搅拌相比,永磁搅拌铸坯中心碳偏析指数小于1.05比例增加了40%,中心疏松0.5级比例增加了50%,缩孔0级比例增加了20%。此外,计算表明,永磁搅拌钢水的搅拌速度是电磁搅拌的1.15倍。

高碳钢矩形坯凝固末端永磁搅拌试验

为了改善高碳钢82A断面180 mm×240 mm矩形坯内部质量,首次在凝固末端进行了永磁搅拌工业试验。根据射钉结果,确定了搅拌器安装位置为距弯月面7 m。搅拌器磁体采用液压系统驱动,通过增加永磁搅拌器入口油压来提高搅拌频率。随着搅拌频率从0增加到5 Hz,矩形坯凝固中心平均碳偏析值从1.18降到1.09。此外,永磁搅拌改善连铸坯中心疏松和缩孔效果显著,铸坯中心疏松0.5级的比例增加了40%,中心缩孔0级比例从0增加到20%。