[发明专利]一种连铸坯凝固末端行波电磁搅拌的设计方法

权利要求书

1.一种连铸坯凝固末端行波电磁搅拌的设计方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1、在连铸坯凝固末端使用行波电磁搅拌器，根据行波电磁搅拌器尺寸及参数，运用有限元分析软件建立行波电磁搅拌器的三维数学模型；其中，所述行波电磁搅拌器参数包括电流强度、电流频率和线圈匝数；所述行波电磁搅拌器的数学模型包括铁芯模型、线圈模型、铸坯模型和空气模型；

步骤2、对步骤1所建立的行波电磁搅拌器的三维数学模型，进行材料属性的分配和模型的网络化；

步骤3、通过APDL语言为行波电磁搅拌器的三维数学模型中的线圈加载电流；

从线圈模型的中心线将线圈分为两部分，对线圈两部分单元体上施加不同方向的电流载荷；

步骤4、设置边界条件并进入有限元分析软件的求解模块求解线圈加载电流所产生的电磁力；

步骤5、利用有限元分析软件的后处理模块进行电磁力的提取及显示；

步骤6、通过数值计算软件对步骤5提取的电磁力进行插值后导入流体计算软件中，实现对钢液在行波电磁搅拌器的三维数学模型中的流动进行模拟，提取连铸坯纵截面上的流线分布，得出钢液在连铸凝固过程中溶质的重新分配情况，进而判断铸坯的中心偏析情况；

步骤7、调整行波电磁搅拌器参数，重复步骤1-6，综合不同参数下的铸坯的中心偏析情况，得到最优的行波电磁搅拌器参数。

2.根据权利要求1所述的一种连铸坯凝固末端行波电磁搅拌的设计方法，其特征在于：所述步骤1的具体方法为：

步骤1.1、加载有限元分析软件前处理模块，定义磁场单位并设置行波电磁搅拌器的三维数学模型中行波电磁搅拌器的线圈匝数、线圈尺寸、电流强度和电流频率；

步骤1.2、铁芯模型的建立：利用APDL语言声明坐标系统，选择工作面，在坐标系统的主坐标系下建立铁芯模型；

步骤1.3、线圈模型的建立：利用主坐标系的局部坐标，完成对线圈模型的建立；其中，所述线圈共有六层，每层十匝；

步骤1.4、铸坯模型和空气模型的建立：根据行波电磁搅拌器的三维数学模型中铁芯和线圈的尺寸，建立铸坯和空气模型。

3.根据权利要求1所述的一种连铸坯凝固末端行波电磁搅拌的设计方法，其特征在于：所述步骤5的具体方法为：

步骤5.1、进入有限元分析软件的后处理模块，选中铸坯上的电磁力节点，并显示电磁力节点；

步骤5.2、列表显示电磁力节点资料，包括矢量数据项的大小及方向余弦；

步骤5.3、定义单元表，包括列名、数据标志、数据分量标志，使单元表上显示电磁力的位置及大小。