1、眾所周知在實際連鑄生產(chǎn)中常發(fā)生非理想的凝固過程，影響鑄坯質(zhì)量。而電磁軟接觸連鑄技術(shù)能生產(chǎn)出無振痕無裂紋的連鑄坯，這一點已得到冶金工作者的廣泛認同，但是鋼的電磁軟接觸連鑄技術(shù)受眾多因素的影響規(guī)律尚不清楚。
　　 為了確定合理的工藝參數(shù)，提供電磁軟接觸結(jié)晶器結(jié)構(gòu)設(shè)計的理論依據(jù)，以及豐富電磁軟接觸技術(shù)內(nèi)容，本文首先建立了電磁軟接觸結(jié)晶器內(nèi)的三維電磁場有限元模型，研究了軟接觸結(jié)晶器內(nèi)能重點反映電磁場冶金特性的磁感應(yīng)強度、焦耳熱和電磁體積

2、力等物理量的分布特征。在此基礎(chǔ)上，建立了電磁軟接觸連鑄結(jié)晶器內(nèi)鋼液湍流流動的三維耦合模型，研究了典型參數(shù)下軟接觸結(jié)晶器內(nèi)的鋼液運動規(guī)律。并進一步針對圓坯電磁軟接觸連鑄結(jié)晶器內(nèi)鋼液的流動凝固和應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)，建立了多物理場耦合的二維軸對稱數(shù)學(xué)模型，研究了高頻交變電磁場對鋼液傳熱凝固、受力變形的影響規(guī)律，以及對軟接觸結(jié)晶器壁溫度分布、受力變形的影響規(guī)律。
　　 從描述電磁場的Maxwell方程組出發(fā)，建立了軟接觸結(jié)晶器內(nèi)的三維電磁場有

3、限元模型，研究了典型參數(shù)下軟接觸結(jié)晶器內(nèi)的電磁場分布規(guī)律，對比分析了電源頻率、電流強度對結(jié)晶器內(nèi)磁感應(yīng)強度、電磁體積力、焦耳熱生成率的影響規(guī)律，以期為之后的流動凝固分析計算提供數(shù)據(jù)支持和理論基礎(chǔ)。結(jié)果表明：磁感應(yīng)強度在空間分布不均，圓坯電磁軟接觸結(jié)晶器內(nèi)鋼液上的焦耳熱按結(jié)晶器分瓣結(jié)構(gòu)呈周期性不均勻分布，由此會造成凝固坯殼厚度的不均勻分布，并得到了實驗驗證，需在電磁軟接觸連鑄結(jié)構(gòu)設(shè)計和電參數(shù)制定時充分考慮。圓坯電磁軟接觸結(jié)晶器內(nèi)鋼液自由表

4、面上的周向電磁力按結(jié)晶器切縫、分瓣體中心反方向?qū)ΨQ分布，會對鋼液有一個拉伸或者推擠作用，影響鋼液流動形態(tài)。
　　 在連續(xù)介質(zhì)模型基礎(chǔ)上，建立了軟接觸結(jié)晶器內(nèi)流體湍流流動的三維數(shù)學(xué)模型，研究了典型參數(shù)下軟接觸結(jié)晶器內(nèi)的鋼液運動規(guī)律，并對不同電源頻率、電流強度下的流體流動速度、湍動能水平進行了對比分析。結(jié)果表明：高頻交變電磁場主要對彎月面區(qū)域的鋼液有力的作用，鋼液下段幾乎不受電磁場影響。圓坯軟接觸結(jié)晶器自由表面上鋼液流動速度按切峰、

5、分瓣體中心反方向?qū)ΨQ分布，會使自由表面產(chǎn)生凹凸變形，并得到了實驗驗證，需在電磁軟接觸結(jié)晶器結(jié)構(gòu)設(shè)計和電參數(shù)選擇時加以充分考慮。鋼液縱截面內(nèi)鋼液流動呈現(xiàn)雙環(huán)流動，上部渦流較常規(guī)連鑄結(jié)晶器渦心位置上移，且漩渦區(qū)域擴大，流動速度較常規(guī)連鑄增加。結(jié)晶器內(nèi)上部熔池的流體速度隨電流強度增大而增大，但電流強度大小并不改變?nèi)鄢刂械牧鲃有螒B(tài)。電源頻率改變同時影響鋼液上部渦流區(qū)域速度的大小、方向，提高電源頻率，有抑制自由表面波動的作用。
　　 在合

6、理簡化模型的基礎(chǔ)上，通過雙向迭代耦合的方法，建立了軟接觸結(jié)晶器內(nèi)電磁場、流場、溫度場和應(yīng)力場的二維軸對稱多物理場耦合模型，并充分考慮了結(jié)晶器壁與坯殼的接觸問題，且就不同電源頻率、電流強度下鋼液的溫度和應(yīng)力場分布以及結(jié)晶器的溫度、應(yīng)力場、變形場進行了對比討論。溫度場計算結(jié)果表明：①軟接觸結(jié)晶器內(nèi)鋼液初始凝固點下降，初始凝固坯殼減薄，但在結(jié)晶器出口處凝固殼厚度較常規(guī)連鑄增厚。②軟接觸結(jié)晶器銅管高溫區(qū)域擴大，溫度梯度也較常規(guī)結(jié)晶器加大，外壁溫