·1360 北京科技大学学报 第36卷 在主流股两侧形成单一的环流，结晶器自由液面基 2010,46(1):82 本成水平面.施加电磁搅拌后，结晶器钢液在横截 [6]Liu H P,Xu M G,Qiu S T,et al.Numerical simulation of fluid 面上旋转流动，纵截面上形成回流方向相反的上、下 flow in a round bloom mold with in-mold rotary electromagnetic stirring.Metall Mater Tran B,2012,40:1657 两个环流区.钢液的旋转速度和自由液面的波动幅 Zhang L S,Zhang X F,Wang B,et al.Numerical analysis of the 度随电流和频率的增加而增加.对于260mm×300 influences of operational parameters on braking effect of embr in mm轴承钢连铸，当电流300A、频率3Hz时，电磁搅 CSP funnel type mold.Metall Mater Trans B.2014,45(1):295 拌既可以保证钢液的搅拌强度，又可以避免结晶器 [8]Ren B Z,Zhu M Y,Wang H D,et al.3D numerical simulation of 自由液面的剧烈波动，有利于连铸坯质量的提高· electromagnetic field and flow field in bloom continuous casting mold with electromagnetic stirring.Acta Metall Sin,2008,44 4结论 (4):507 (任兵芝，朱苗勇，王宏丹，等.大方坯连铸结品器电磁搅拌三维 (1)采用有限元与有限体积结合的方法研究了 电磁场和流场的数值模拟.金属学报，2008,44(4)：507) 电磁搅拌对结晶器流场和自由液面波动的影响，电 9] Yu H Q,Zhu M Y.3 numerical simulation of flow field and 磁搅拌装置中心轴线上磁感应强度的模拟结果与实 temperature field in a round billet continuous casting mold with electromagnetic stirring.Acta Metall Sin,2008,44(12):1456 测数据一致 (于海岐，朱苗勇.圆坯结品器电磁搅拌过程三维流场与温度 (2)在电磁搅拌作用下，钢液在水平截面上呈 场数值模拟.金属学报，2008,44(12)：1465) 旋转流动，最大切向速度随电流和频率的增加而增 o] Zhang J,Wang E G,Deng A Y,et al.Influence of M-EMS pa- 大：在铸坯纵截面上，钢液流动出现上、下两对回流 rameters on distribution of magnetic field and flow field in contin- 方向相反的环流区，向下冲击的钢液与向上回流的 uous casting of bloom.fron Steel,2012,47(6):27 (张静，王恩刚，邓安元，等.大方坯连铸M-EMS参数对磁 钢液冲撞，使钢液的冲击深度变浅；电磁搅拌使结晶 场和流场分布的影响.钢铁，2012,47(6)：27) 器自由液面波动加剧，电流在100~300A,频率在 [11]Yu Y,Li B K,Yang G.Numerical modeling of flow field in the 2~5Hz的范围内时，结晶器自由液面波动幅度的范 continuous casting process of steel under electromagnetic stirring. 围为0.77.4mm. J Unig Sci Technol Beijing,2011,33(2):157 (3)对于260mm×300mm的大方坯轴承钢连 (于祥，李宝宽，杨刚.钢连铸电磁搅拌工艺中流场的数值 铸，合理的结晶器电磁搅拌电流为300A,频率为3 模拟.北京科技大学学报，2011,32(2)：157) 02] Zhang L S,Zhang X F,Wang B,et al.Effect of EMBR on the Hz.此时，连铸坯中心等轴晶率为26.2%，比未施 flow field and level fluctuation in CSP funnel type mold.Steel- 加电磁搅拌时提高了9.2%. making,2013,29(3):42 (张路莎，张晓峰，王宝，等.电磁制动对CSP漏斗型结品器 参考文献 流场和液面波动的影响.炼钢，2013,29(3)：42) [Spitzer K H,Dubke M,Schwerdtfeger K.Rotational electromag- 03] Huang X,Thomas BG.Modeling of transient flow phenomena in netic stirring in continuous casting of round strands.Metall Trans continuous casting of steel.Can Metall 0,1998,37 (3/4):197 B,1986,17(1):119 [14]Lai K Y M,Salcudean M,Tanaka S,et al.Mathematical model- Ishii T,Sazhin S S,Makhlouf M.Numerical prediction of magne- ing of flow in large tundish systems in steelmaking.Metall Trans tohydrodynamic flow in continuous casting process.fronmaking B,1986,17:449 Steelmaking,1996,23 (3):267 05] Gan Y,Ni M S,Yu Z X.Practical Manual of Modern Continu- B]Okazawa K.Tom T,Fukuda J,et al.Fluid flow in a continuous ous Casting.Beijing:Metallurgical Industry Press,2010 casting mold driven by linear induction motors.IS//Int,2001,41 (干勇，倪满森，余志祥.现代连续铸钢实用手册.北京：治 (8):851 金工业出版社，2010) Pesteanu 0.Contribution to the flow calculation in electromagnetic 6] Mao B,Zhang G F,Li A W.Theory and Technology of Electro- stirrers for continuous casting.IS/J Int,2002,42(1):118 magnetic Stirring for Continuous Casting.Beijing:Metallurgical [5]Yu H Q,Zhu M Y.Three-dimensional magnetohydrodynamic cal- Industry Press,2012 culation for coupling multiphase flow in round billet continuous (毛斌，张桂芳，李爱武.连续铸钢用电磁搅拌的理论与技 casting mold with electromagnetic stirring.IEEE Trans Magn, 术.北京：治金工业出版社，2012)北 京 科 技 大 学 学 报 第 36 卷 在主流股两侧形成单一的环流，结晶器自由液面基 本成水平面． 施加电磁搅拌后，结晶器钢液在横截 面上旋转流动，纵截面上形成回流方向相反的上、下 两个环流区． 钢液的旋转速度和自由液面的波动幅 度随电流和频率的增加而增加． 对于 260 mm × 300 mm 轴承钢连铸，当电流 300 A、频率 3 Hz 时，电磁搅 拌既可以保证钢液的搅拌强度，又可以避免结晶器 自由液面的剧烈波动，有利于连铸坯质量的提高． 4 结论 ( 1) 采用有限元与有限体积结合的方法研究了 电磁搅拌对结晶器流场和自由液面波动的影响，电 磁搅拌装置中心轴线上磁感应强度的模拟结果与实 测数据一致． ( 2) 在电磁搅拌作用下，钢液在水平截面上呈 旋转流动，最大切向速度随电流和频率的增加而增 大; 在铸坯纵截面上，钢液流动出现上、下两对回流 方向相反的环流区，向下冲击的钢液与向上回流的 钢液冲撞，使钢液的冲击深度变浅; 电磁搅拌使结晶 器自由液面波动加剧，电流在 100 ～ 300 A，频率在 2 ～ 5 Hz 的范围内时，结晶器自由液面波动幅度的范 围为 0. 7 ～ 7. 4 mm． ( 3) 对于 260 mm × 300 mm 的大方坯轴承钢连 铸，合理的结晶器电磁搅拌电流为 300 A，频率为 3 Hz． 此时，连铸坯中心等轴晶率为 26. 2% ，比未施 加电磁搅拌时提高了 9. 2% ． 参 考 文 献 ［1］ Spitzer K H，Dubke M，Schwerdtfeger K． Ｒotational electromag￾netic stirring in continuous casting of round strands． Metall Trans B，1986，17( 1) : 119 ［2］ Ishii T，Sazhin S S，Makhlouf M． Numerical prediction of magne￾tohydrodynamic flow in continuous casting process． Ironmaking Steelmaking，1996，23( 3) : 267 ［3］ Okazawa K，Tom T，Fukuda J，et al． Fluid flow in a continuous casting mold driven by linear induction motors． ISIJ Int，2001，41 ( 8) : 851 ［4］ Pesteanu O． Contribution to the flow calculation in electromagnetic stirrers for continuous casting． ISIJ Int，2002，42( 1) : 118 ［5］ Yu H Q，Zhu M Y． Three-dimensional magnetohydrodynamic cal￾culation for coupling multiphase flow in round billet continuous casting mold with electromagnetic stirring． IEEE Trans Magn， 2010，46( 1) : 82 ［6］ Liu H P，Xu M G，Qiu S T，et al． Numerical simulation of fluid flow in a round bloom mold with in-mold rotary electromagnetic stirring． Metall Mater Tran B，2012，40: 1657 ［7］ Zhang L S，Zhang X F，Wang B，et al． Numerical analysis of the influences of operational parameters on braking effect of embr in CSP funnel type mold． Metall Mater Trans B，2014，45( 1) : 295 ［8］ Ｒen B Z，Zhu M Y，Wang H D，et al． 3D numerical simulation of electromagnetic field and flow field in bloom continuous casting mold with electromagnetic stirring． Acta Metall Sin，2008，44 ( 4) : 507 ( 任兵芝，朱苗勇，王宏丹，等． 大方坯连铸结晶器电磁搅拌三维 电磁场和流场的数值模拟． 金属学报，2008，44( 4) : 507) ［9］ Yu H Q，Zhu M Y． 3-D numerical simulation of flow field and temperature field in a round billet continuous casting mold with electromagnetic stirring． Acta Metall Sin，2008，44( 12) : 1456 ( 于海岐，朱苗勇． 圆坯结晶器电磁搅拌过程三维流场与温度 场数值模拟． 金属学报，2008，44( 12) : 1465) ［10］ Zhang J，Wang E G，Deng A Y，et al． Influence of M-EMS pa￾rameters on distribution of magnetic field and flow field in contin￾uous casting of bloom． Iron Steel，2012，47( 6) : 27 ( 张静，王恩刚，邓安元，等． 大方坯连铸 M--EMS 参数对磁 场和流场分布的影响． 钢铁，2012，47( 6) : 27) ［11］ Yu Y，Li B K，Yang G． Numerical modeling of flow field in the continuous casting process of steel under electromagnetic stirring． J Univ Sci Technol Beijing，2011，33( 2) : 157 ( 于洋，李宝宽，杨刚． 钢连铸电磁搅拌工艺中流场的数值 模拟． 北京科技大学学报，2011，32( 2) : 157) ［12］ Zhang L S，Zhang X F，Wang B，et al． Effect of EMBＲ on the flow field and level fluctuation in CSP funnel type mold． Steel￾making，2013，29( 3) : 42 ( 张路莎，张晓峰，王宝，等． 电磁制动对 CSP 漏斗型结晶器 流场和液面波动的影响． 炼钢，2013，29( 3) : 42) ［13］ Huang X，Thomas B G． Modeling of transient flow phenomena in continuous casting of steel． Can Metall Q，1998，37( 3 /4) : 197 ［14］ Lai K Y M，Salcudean M，Tanaka S，et al． Mathematical model￾ing of flow in large tundish systems in steelmaking． Metall Trans B，1986，17: 449 ［15］ Gan Y，Ni M S，Yu Z X． Practical Manual of Modern Continu￾ous Casting． Beijing: Metallurgical Industry Press，2010 ( 干勇，倪满森，余志祥． 现代连续铸钢实用手册． 北京: 冶 金工业出版社，2010) ［16］ Mao B，Zhang G F，Li A W． Theory and Technology of Electro￾magnetic Stirring for Continuous Casting． Beijing: Metallurgical Industry Press，2012 ( 毛斌，张桂芳，李爱武． 连续铸钢用电磁搅拌的理论与技 术． 北京: 冶金工业出版社，2012) · 0631 ·