模擬電磁力於扁鋼胚連續鑄造程序中之影響

Effects of Electromagnetic Force in a Continuous Slab Casting

陳兆萱(Jhao-Syuan Chen)

指導教授 ： 陳延平

國立臺灣大學/工學院/化學工程學研究所/碩士(2007年)

https://doi.org/10.6342/NTU.2007.01471

摘要

本研究之目的在於探討扁鋼胚連續鑄造程序中，電磁攪拌器所產生之電磁力對於鋼液流動與熱傳現象的影響。在鑄造時加入電磁攪拌器，主要目的可減少鑄造缺陷，提升鋼胚品質。本研究使用計算流體力學軟體FIDAP，計算注嘴內流場與鑄模內流場與溫度場，對於紊流現象以K-ε紊流模式進行模擬。
　　關於本研究所模擬之注嘴，其出口角度為向下5°、15°、25°之直管與伸縮管，將注嘴出口的結果，代入鑄模作為入口條件。探討未加電磁力及電磁攪拌器中心高度為模液面下12cm、24cm、36cm時，對於鑄模內流場與溫度場的影響，其結果顯示：(1)伸縮管注嘴較直管注嘴有效的消散由於閥門所造成的不對稱。(2)未加電磁力於鑄模之情況下，撞擊點深度隨著注嘴出口入射角度越向下而越深，溫度分佈沿著流動方向漸減，而直管注嘴出口的不對稱，使得其鑄模流場與溫度場亦不對稱。以伸縮管、開口角度為向下15°之注嘴為較佳設計。(3)當電磁攪拌器中心高度為模液面下24cm時，電磁力主導鋼液的流動，撞擊點有效提升至模液面下24公分左右，且其撞擊點較未加電磁力之鑄模對稱。模液面的流動受電磁力方向影響，為一逆時鐘之環流，其最大速度約為39cm/s，平均表面波動為1.9mm。其溫度分佈亦受到流動形式之影響，在靠近鑄模壁有環狀分佈，可推測加入電磁力後，凝殼的厚度會較均一。伸縮管、開口角度為向下25°之注嘴，擁有較小之F值，故為較佳的注嘴設計。(4)隨著EMS中心高度越高，模液面之最大速度與表面波動增加、撞擊點亦隨之提升，K值趨近於1，表示其流場較未加電磁力來得均一。由F值與撞擊點判斷，當電磁攪拌器中心高度為模液面下24公分時，為最佳EMS的中心高度。

關鍵字

電磁攪拌器 ； 連續鑄造 ； 扁鋼胚 ； 數值解析

並列摘要

無資料

並列關鍵字

continuous casting ； in-mold electromagnetic stirring (MEMS) ； slab ； numerical simulation

參考文獻

曾淑雯，含有電磁攪拌之扁鋼胚連續鑄造程序模內流場與溫度場之數值解析，國立台灣大學化工所碩士論文，2005

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