《电磁场与电磁波理论》课程PPT教学课件（讲稿）第1章 矢量分析

以特殊钢圆坯连铸为研究对象, 建立了研究凝固末端电磁搅拌作用效果的三维耦合数值模型.利用分段计算模型获得末端电磁搅拌区域钢液流动与凝固的实际状态, 并采用达西源项法处理凝固末端钢液在糊状区的流动, 研究了不同电磁搅拌工艺参数下的电磁场分布及钢液的流动与传热特征.通过测量搅拌器中心线磁感应强度和铸坯表面温度验证了模型的准确性.研究结果表明: 电流强度每增加100 A, 搅拌器中心磁感应强度增加19.05 mT, 电磁力随着电流强度的增加显著增大.在20~40 Hz范围, 随着电流频率的提高, 中心磁感应强度略微下降, 但电磁力仍有所增加.在搅拌器区域, 液相穴内的钢液在切向电磁力的作用下旋转流动, 其切向速度随着电流强度和频率的增加而变大.末端电磁搅拌可促进钢液在圆坯径向的换热, 随着电流强度和频率的提高, 铸坯中心轴线上的钢液温度降低, 同时末端搅拌位置处的中心固相分率增加

7.1电磁兼容性概述 电磁兼容性(EMC)是指:电气设备产生的电磁骚扰不应超过其预期使用场 合允许的水平;设备对电磁骚扰应有足够的抗扰度水平,以保证电气设备在预期 使用环境中可以正确运行。 电磁兼容的主要内容是围绕造成干扰的三要素进行的,即电磁骚扰源、传输 途径和敏感设备

简要介绍了结晶器电磁搅拌在福建三钢炼钢厂5#小方坯连铸机上的应用.理论分析并结合福建三钢的冶炼条件选择结晶器电磁搅拌,在长期的生产实践过程中对结晶器电磁搅拌参数进行优化,实践表明对减轻品种钢的碳偏析以及减少中心疏松和提高产品的低倍质量均有明显的效果.为进一步发挥电磁搅拌在冶金生产中的作用,提出有必要在现有的结晶器电磁搅拌的基础上增加末端电磁搅拌系统

借助ANSYS有限元分析软件对240mm×280mm大方坯结晶器电磁搅拌磁场进行了数值模拟,系统研究了电磁搅拌参数对结晶器内磁场和电磁力的影响规律.结果表明:磁场在结晶器电磁搅拌器内产生的旋转电磁力在水平截面上形成一对力偶,驱使钢液顺时针旋转;结晶器高度方向上磁场分布呈\两端小中间大\分布特征.数值计算的磁感应强度与实测结果基本吻合.提出了杭钢大方坯45#钢电磁搅拌优化后的工艺参数为电流350A和频率3Hz,实验表明在此工艺参数下铸坯质量得到显著提高

通过对板坯逐层刨钢屑,采用化学分析和低倍组织检验的方法,研究了板坯连铸机二冷区电磁搅拌频率参数对1450mm×230mm板坯中心偏析和等轴晶率的影响.结果表明:单独采用二冷区电磁搅拌相比不采用电磁搅拌工艺的板坯中心偏析程度明显减轻,C、P、Mn的中心正偏析系数低于无电磁搅拌工艺的板坯;电磁搅拌频率为2Hz,5Hz和8Hz时板坯中心偏析都为B0.5级;电磁搅拌频率对中心等轴晶率略有影响,搅拌频率5Hz的情况下等轴晶率最大

研究了电磁搅拌工艺参数对半固态AZ91D合金组织的影响规律.结果表明:电磁搅拌条件下半固态AZ91D合金组织的固相颗粒为蔷薇状或粒状α-Mg,随电磁搅拌功率的增大,蔷薇状形态逐渐消失,固相颗粒形态趋于粒状和圆整;在实验范围内,随电磁搅拌电源频率的增大,半固态AZ91D合金组织中固相颗粒形态越来越圆整.这主要是由于电磁搅拌条件下半固态AZ91D合金组织的形成机理是以枝晶臂熔断为主,而在高频率下的电磁搅拌过程中,在搅拌室产生的集肤效应使得表面和中心出现宏观温度差,从而加强了固相颗粒随流场运动时的温度起伏,最终加速了枝晶的熔断

制造了大直径密封缸体,建立了瓦斯气体流动及电磁辐射测试的实验系统,用傅里叶变换对不同压力梯度和不同种类瓦斯气体在煤体中流动时电磁辐射的频谱进行了分析。结果表明,瓦斯气体流动产生的电磁辐射频带一般在较低频带,瓦斯流动时电磁辐射的主频带基本随压力梯度的升高而增大。压力梯度越大,瓦斯流动速度越高,对煤体的破坏作用越强,动电效应也越明显,裂隙振荡的频率也越高,从而产生的电磁辐射也越强,频率也越高

为了实现微尺度辊缝形状调节，提出了辊型电磁调控技术，并自行设计制造了φ270 mm×300 mm辊型电磁调控实验平台.通过电磁-热-力耦合数理建模，并对比分析相同工况实验和仿真结果，发现两者结果十分接近，模型可靠.在此基础上，分析了不同等效电流密度和频率下轧辊凸度及轧辊凸度增长速率随加热时间的变化规律，给出了等效电流密度、频率、加热时间对辊型曲线的影响，并从避免电磁棒局部温度过高及便于轧辊凸度调节出发，给出了合理的工艺参数

为揭示各种行波磁场铸流搅拌的电磁冶金效果，基于计算域分段法建立了断面1280 mm×200 mm板坯连铸电磁、流动、传热和凝固的耦合模型，利用电气参数和磁感应强度的实测值和预测值的对比验证了模型的可靠性。研究表明：行波磁场搅拌器因电磁推力的方向性特点在板坯二冷区搅拌过程中均表现有不同程度与特征的端部效应，辊后箱式搅拌器(Box-typed electromagnetic stirrer, B-EMS)的单侧安装形式导致板坯内弧侧磁感应强度远大于外弧侧，辊式搅拌器(Roller-typed electromagnetic stirrer, R-EMS)的对辊安装形式则使磁感应强度呈现对称分布。在400 kW和7 Hz的相同电气参数下，R-EMS的电流强度比B-EMS高75 A；尽管箱式电磁搅拌的有效作用区域较辊式电磁搅拌大，铸坯中心钢液过热耗散区域大，但辊式搅拌推动钢液冲刷凝固前沿形核作用则明显大于箱式搅拌。两者均具有较好的抑制柱状晶生长、促进凝固前沿等轴晶形核与发展的能力，将不锈钢板坯等轴晶率提高至45%的门槛值以上，其中间隔型反向辊式搅拌器下的等轴晶率比箱式搅拌高约17%。综合表明，基于行波磁场铸流搅拌的间隔型反向辊式搅拌器有望更好地消除铁素体不锈钢板材表面皱折缺陷