电磁场下连铸结晶器中钢液流动实验研究
摘要
钢液在连铸结晶器中的流动是连铸过程的关键影响因素之一,因为连铸过程操作和大部分的钢坯质量与结晶器中的流体流动有紧密的联系。电磁力(EMF)作为一个有效的因素已经被用于控制流体流动,并且许多研究工作通过数值模拟研究了电磁力的作用。考虑到数值模拟中流体在静态电磁场下的局限性,使用低熔点金属进行了电磁力作用下的流场实验。在报告中,提出了板坯连铸过程中采用水银为介质,模拟结晶器内钢液的流动,研究全幅一段(EMBR)和FC-Mold两种电磁制动技术。在实验中,结晶器中的流体流动和弯月面的波动采用超声波多普勒测速仪测量。研究了磁感应强度和磁铁的位置对结晶器内金属液流动的影响。结果表明施加磁场抑制了浸入式水口射流的运动,改变了结晶器内动能和湍流度的分布,增强了结晶器内金属液流动的稳定性。全幅一段电磁制动的研究发现:当Bmax大于0.29T时,液面波动减弱,液面水平流动稳定,改善了弯月面处的流动条件:金属液向下的冲击强度减弱,冲击深度减小;磁铁靠近浸入式水口,有利于改善上部环流区的流动、液面的波动和流动的稳定性;相反,磁铁远离浸入式水口有利于减小流体的冲击强度和冲击深度。与全幅一段电磁制动相比。FC-Mold更能有效地改善上部环流区的流动,减小液面的波动和提高液面流动的稳定性;但对向下运动流股的冲击强度和冲击深度控制方面。全幅一段电磁制动的效果更好。实验结果表明,磁场不仅具有制动钢液流的作用,还有改变流动方向,分配钢液流量的作用。因此,可以实现结晶器内钢液流场的优化。实验研究了采用全幅一段电磁制动的连铸过程中熔体吹气时气泡行为。结果发现,气泡的运动和分布发生了很大的变化。靠近浸入式水口处,当全幅一段电磁制动接通,气泡往往趋于渗透少并聚集。