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通道式电磁感应加热中间包是随着连铸技术的不断发展而开发出的一项中间包二次精炼技术,其可以有效地提高连铸生产率、改善铸坯质量、促进企业节能减排。由于该技术在国内尚处于初步发展阶段,目前的研究集中在中间包内钢液温度场和流场的数值模拟,而对通道内的磁感应强度、感应电流强度、电磁力、焦耳热等物理量分布的研究比较少。论文通过ANSYS有限元电磁场分析对不同的电流强度与频率条件下感应加热通道内磁感应强度、钢液中感应电流强度、钢液受到的电磁力以及钢液中焦耳热的分布规律进行了数值计算,并通过物理模拟实验研究了不同感应加热电流和通道内流体在不同流速条件下,夹杂物的去除情况。得出了如下主要结论:(1)通道内磁感应强度沿通道中心呈中心对称分布,在通道的轴向方向,磁感应强度分布并不均匀,磁感应强度在通道中部数值较大,在靠近通道端部出现最大值和最小值,通道直径方向上的磁感应强度具有相同的分布规律,其数值大小保持一定且相近。感应电流密度、电磁力和焦耳热在通道轴线方向上相对通道中心截面呈对称分布,其最大值都出现在通道中部,在靠近通道端部出现最小值。通道内径向截面的感应电流密度、电磁力和焦耳热是分布不均匀的,由通道表面向通道中心逐渐减小。(2)通道内磁感应强度和钢液产生的电流密度均随线圈电流强度的增加而呈线性增加,当线圈施加电流频率为45 kHz、强度在1545 A范围内时,电流每增加10 A,通道中X=9.0 mm直线方向上的磁感应强度则会增加1.04×10-3 T左右,通道Z=10 mm截面上的电流密度则会增加1.1×106 A·m-2左右。钢液受到的电磁力与产生的焦耳热也会随着线圈电流强度的增加而增加,当电流强度由15 A增加到45 A时,通道表面钢液受到的电磁力由164.04N·m-3增加到1448 N·m-3,焦耳热由1.51×105 W/m2增加到1.37×106 W/m2。(3)通道内磁感应强度和电磁力的大小随着电流频率的增加而减小,通道表面的感应电流密度和钢液产生的焦耳热随着电流频率的增加而增加。当电流强度为45 A时,电流频率由20 kHz增加到50 kHz时,通道表面上的磁感应强度最大值由1.42×10-22 T减小到3.58×10-33 T,电磁力的最大值由4779.37 N·m-3减小到949.07N·m-3。通道表面钢液产生的电流密度最大值由2.26×106 A·m-2增加到2.60×106A·m-2,钢液产生的焦耳热由1155387.75 W/m2增加到1394775.75 W/m2。(4)通道溶液流速为4 ml/s16 ml/s条件下,在随着线圈中电流从15 A增加到45 A的过程中,通道壁面铁粉吸附率逐渐增大,但是其增量较小。通道溶液流速分别为4 ml/s、8 ml/s、16 ml/s时,其通道壁面铁粉吸附率随电流的增大分别由92%提高到96%、88%提高到95%、72%提高到91%;通道溶液流速为24 ml/s和34ml/s条件下,随着电流从15 A增加到45 A的过程中,通道壁面铁粉吸附率逐渐增大,而且其增量较大,通道溶液流速分别为24 ml/s、34 ml/s时,其通道壁面铁粉吸附率随电流的增大分别由60%提高到84%、10%提高到78%。(5)通道内钢液流速和电流大小对钢中夹杂物的去除具有影响,当线圈中施加的电流较小时,通道内溶液流速对通道壁面被吸附的夹杂物量影响较大;当线圈中施加的电流较大时,通道内溶液流速对通道壁面被吸附的夹杂物量的影响降低,增大线圈中施加的电流则可以明显提高通道溶液大流速条件下通道壁面夹杂物吸附率。