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建立了描述圆坯连铸结晶器电磁搅拌过程的三维数学模型.采用有限元和有限体积结合的方法求解Maxwell方程组和湍流Navier-Stokes方程,分析了结晶器电磁搅拌过程的磁场、流场、温度场和夹杂物轨迹特征,并考虑了励磁电磁强度和频率的影响.研究表明,磁场模拟结果与现场实测数据一致,电磁力在圆坯水平截面上呈周向分布.钢液在结晶器纵截面内形成两对回流区,且存水平截面内旋转流动;过热钢液滞留在结晶器上部区域,铸坯芯部温度迅速降低,凝固前沿温度梯度提高;大部分夹杂物积聚到结晶器上部区域旋转运动.励磁电流强度和频率对结晶器内钢液的流动、温度分布及夹杂物运动均有明显影响.

关键词: 圆坯结晶器 , 电磁搅拌 , 电磁场 , 流场 , 温度场 , 夹杂物 , 数值模拟

线材水平电磁连铸过程中磁场分布的数值模拟

赵志浩 , 张北江 , 崔建忠

材料与冶金学报 doi:10.3969/j.issn.1671-6620.2002.02.017

针对线材电磁水平连铸过程中磁场分布问题,建立了二维轴对称有限元模型.利用AN-SYS软件包进行划分网格及计算,模拟出了磁场在连铸结晶器区域的分布.研究了磁场频率对金属熔体内磁感应强度及洛仑兹力的影响.计算结果表明:随着频率的增大,磁感应强度减小,洛仑兹力先增大后减小且其作用范围逐渐集中于熔体表面区域.

关键词: 线材 , 电磁场 , 水平连铸 , 数值模拟 , 频率

电磁场环境下碳含量对MgO－C砖抗高碱度渣侵蚀性能的影响

王堂玺 , 李享成 , 平振丰

耐火材料 doi:10.3969/j.issn.1001-1935.2014.06.007

为了探索MgO－C砖在电磁搅拌、电弧炉和感应炉等电磁场环境下使用时的抗渣侵蚀性，采用w （C ）分别为6％、14％的MgO－C砖和m（CaO）／m（SiO2）＝3．5的炉渣在中频感应炉中进行抗熔渣侵蚀试验，并对渣蚀后试样进行了XRD和SEM、EDAX分析。结果表明：在电磁场环境下，w（C）＝6％的镁碳砖渣蚀后低熔点相为镁黄长石，w（C）＝14％的镁碳砖渣蚀后低熔点相为黄长石。镁碳砖渣蚀过程中，w（C）＝6％的镁碳砖中镁砂未完全形成镁铁（锰）固溶体或镁铁尖晶石即剥落于熔渣中；而w（C）＝14％的镁碳砖中镁砂形成镁铁（锰）固溶体或镁铁尖晶石后剥落于熔渣中；在渣蚀后镁碳砖过渡层中，电磁场促进了Al2 O3、MnO、FeO、Fe2 O3的渗透，生成镁铁（锰）固溶体、镁铁尖晶石、镁铝尖晶石或金属单质，w（C）＝14％的镁碳砖渗透较弱，生成的固溶体或尖晶石较少，易剥落于熔渣中。

关键词: 电磁场 , 镁碳砖 , 碳含量 , 侵蚀 , 高碱度渣

连铸板坯辊式电磁搅拌多场耦合模拟

杨骥 , 任兵芝 , 韩志伟 , 沈厚发

连铸 doi:10.13228/j.boyuan.issn1005-4006.20150030

基于库伦规范的Maxwell方程组与标准k-ε湍流模型,在考虑铸机结构与铸坯凝固的条件下建立了电磁搅拌传输数值计算的模型.研究了连铸板坯二冷区辊式电磁搅拌凝固坯壳形状与钢液流场的相互影响.结果表明:相对于不考虑凝固,凝固坯壳明显减弱了电磁搅拌强度;凝固坯壳使得钢液流速降低,回流区影响范围减小.电磁搅拌作用下的流场与传热影响凝固坯壳的形状.

关键词: 连铸 , 电磁搅拌 , 电磁场 , 流场 , 凝固坯壳

大型电渣炉短网邻近钢结构感应升温的研究

单美龙 , 王芳 , 李宝宽 , 赵林

材料与冶金学报 doi:10.3969/j.issn.1671-6620.2011.z1.026

大型钢锭电渣重熔中电流达数万安培,在电渣炉附近空间会形成一个强大的交变磁场,磁场内的钢铁构件,甚至混凝土中的钢筋都要产生涡流发热,即增加了网路的电能损耗,又有损于结构件的强度.本文建立了大型电渣炉短网邻近钢结构的电磁场与温度场的耦合数学模型,并考虑了不同操作电流对钢体构件温度的影响.结果表明:在钢结构内,距离导电横臂距离越近,感应电流密度和磁感应强度越大.钢结构内存在一个高温区域,最高温度出现在距导电横臂中心距离最小处.当操作电流越大,结构内的温度越高.当结构区域距导电横臂中心距离大于0.6m处,结构的温度较低,接近于室温,电流的感应作用较弱.模拟结果对钢结构优化设计具有参考价值.

关键词: 电渣重熔 , 钢结构 , 电磁场 , 焦耳热分布 , 温度分布

双流低频电磁连铸过程中磁场分布的数值模拟

王高松 , 赵志浩 , 崔建忠 , 董帅

材料与冶金学报 doi:10.3969/j.issn.1671-6620.2011.02.006

采用数值模拟的方法研究了双流低频电磁连铸过程中磁场分布规律.建立了单、双流低频电磁连铸中包括铸锭、结晶器、线圈和屏蔽罩的二维轴对称有限元模型.利用ANSYS软件包进行划分网格及计算,模拟出了磁场在连铸结晶器区域的分布.研究了电流频率、电流强度、电流方向和线圈距离对金属熔体内磁感应强度的影响.计算结果表明:单流时,电流频率升高,磁感应强度降低;电流强度增大,磁感应强度升高.双流时,无论电流方向是同向还是反向,同一铸锭的远端磁场强度要大于其近端磁场强度,相邻线圈电流方向为反向时,铸锭内磁场强度高于相邻线圈电流方向为同向的情况;增大线圈之间的距离时,铸锭远端和近端的磁感应强度的差值降低.

关键词: 电磁场 , 双流 , 连续铸造 , 数值模拟

多电极电渣重熔系统电磁场和焦耳热场研究

王芳 , 李宝宽 , 陈瑞 , 赵林

材料与冶金学报 doi:10.3969/j.issn.1671-6620.2011.z1.022

多电极电渣重熔系统比单电极系统具有感抗小、电耗低、熔化率高等特点,目前广泛应用于生产大型钢锭.掌握多电极电渣重熔系统中电磁场的分布情况对于提高钢锭质量和节省电能都很重要.本文以多电极电渣重熔工艺中电极、渣池和钢锭为研究对象,建立了能够考虑集肤效应的三维谐波电磁场数学模型,采用Maxwell方程、Lorentz定律和Joule定律分析了渣、钢锭和电极的磁场、电磁力、电流密度和焦耳热功率密度分布.结果表明:电流的最大值出现在电极内侧,与渣池的交界面处;由于电极的自感和互感的相互作用,两对电极内侧的磁感应强度增大,外侧的磁感应强度减小;焦耳热的最大值出现在渣中,电极底部内侧与渣的交界处.参数研究还发现:当源电流增大时,在电极内靠近壁面处的电流呈线性增大;当频率大于等于35 Hz时,在电极内部电流密度趋向线性分布;当电极侵入深度增大或渣层的厚度减小时,渣池中焦耳热的最大值增大.

关键词: 双级串联 , 电渣重熔 , 电磁场 , 焦耳热 , 数值模拟

电磁场对聚合硫酸铁水解聚合物形态分布及其混凝性能的影响

张春华 , 于海 , 张冬华

硅酸盐通报

为了提高聚合硫酸铁的混凝性能,增强对污水的去除能力.利用自制交流变频磁化装置,对聚合硫酸铁溶液进行磁化处理,以铁盐水解形态Feb为指标,交流变频电磁场的频率、电压、电流及磁化时间为实验因素,对电磁场作用下的聚合硫酸铁溶液进行形态分析,并与非磁化的PFS溶液进行对比;以高炉煤气洗涤水为实验水样,通过混凝试验对比聚合硫酸铁溶液磁化前后的出水浊度及COD值.研究结果表明:电磁场作用下的聚合硫酸铁溶液的形态分布发生了变化,与非磁化相比,Feb百分比含量增加了1倍,Fec百分比含量减少了1/3,且当频率为300 Hz、电压为100 V、电流为0.8A、磁化时间为2 min时Feb的百分比含量达到最大;电磁场能明显提高聚合硫酸铁的混凝性能,与非磁化的聚合硫酸铁溶液相比出水浊度与COD值降为原来的一半,投药量节省了1倍.

关键词: 聚合硫酸铁 , 电磁场 , 形态分布 , 水处理 , 出水浊度