李壮 徐宇 许琳 王恩刚

摘 要：采用数值模拟的方法研究了立式电磁制动结晶器内磁感应强度的分布规律。研究结果表明，当电流值固定时，磁感应强度沿结晶器宽度方向呈“双驼峰”形状分布，且最大值分布在结晶器窄面附近磁极覆盖区域。随着电流强度的增大磁感应强度分布规律不变，但是磁感应强度值随电流强度的增大不断增加。

关键词：立式电磁制动；磁场分布；数值模拟

电磁制动技术通过在结晶器宽面施加与水口射流方向相垂直的稳恒磁场用以制动射流流速，减小射流对结晶器窄面的冲击和上、下回流流速，稳定结晶器内液面波动，最终提高铸坯质量。传统电磁制动技术的使用效果受工艺参数和电磁参数影响较大，不合理的参数匹配会降低铸坯表面质量。本文在传统电磁制动基础上提出了一种新形式的立式电磁制动装置（图1所示）用于控制结晶器内钢液流动，并对其磁场分布方式进行数值模拟研究。

图1 立式电磁制动磁极布置方式示意图

1 数学模型

立式电磁制动磁场计算几何模型示意图如图1所示，四个线圈分别由铁芯连接形成两对立式布置的磁极布置于结晶器窄面附近，保证所形成的稳恒磁场同时覆盖射流冲击区、上回流区域和下回流区域。

1.1 控制方程

电磁制动过程中四组线圈通入直流电流，形成不随时间变化的稳恒磁场，故Maxwell方程组的微分形式为：

（1）

（2）

（3）

（4）

磁场计算过程中假设结晶器壁面和连接铁芯均为各向同性材料，电导率和磁导率物性参数均为标量常数。……