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连铸方坯感应加热温度场数值模拟研究 1,2 2 1 2 2 1 郭建龙 胡坤太 赵俊学 仇圣桃 王学兵 李小明 (1. 西安建筑科技大学冶金工程学院，陕西 西安 710055； 2.钢铁研究总院国家连铸中心，北京 100081) 摘要 运用有限元分析软件 ANSYS 建立了 20MnSi 连铸方坯电磁-热耦合分析的有限元模型，在不同的加热参数下对 20MnSi 连铸方坯加热过程的温度分布进行了模拟计算，获得了不同加热参数下连铸坯的温度场分布，分析了不同参数对加热效果的 影响，结果表明：频率和电流值对温度场的分布都有较大的影响。 关键词 ANSYS 感应加热 数值模拟 连铸方坯 Numerical Simulation on Temperature Fields of Continuous Casting Square Billet during Induction Heating Process Guo Jianlong1,2 Hu Kuntai2 Zhao Junxue1 Qiu Shengtao2 Wang Xuebing2 Li Xiaoming1 (1. School of Metallurgical Engineering, Xi’an University of Architecture and Technology, Xi’an 710055, Shaanxi, China;2. National Engineering Research center of Continuous Casting Technology, Central Iron and Steel Research Institute, Beijing 100081, China) Abstract The FEA model of electromagnetic-thermal coupled field was built on 20MnSi continuous casting square billet by using ANSYS software. The distribution of temperature was obtained by simulation calculation under different induction heating parameters. In addition, the influence of parameters on the result of induction heating was analysed. The results show that the parameters of current and frequency have much effect on the distribution of temperature. Key words ANSYS induction heating numerical simulation continuous casting square billet 1 前言 感应加热是利用工件中涡流的焦耳效应将工件加热，具有速度快、效率高、控制精确、均匀性好、污 染少等优点，因而在工业生产中得到了广泛应用。利用电磁感应加热工艺可对连铸坯进行在线加热，可以 在连铸坯温度尚未大幅下降之前进行温度补偿，使铸坯满足轧制需求。连铸坯感应加热过程的关键问题是 如何设置感应加热参数。用实验的方法耗时费力、成本高，而且内部的温度很难测得。因此，数值模拟技 术对于感应加热系统的设计和研究具有重要意义。 2 感应加热数学模型的建立 ANSYS 电磁-热耦合场有限元分析以电磁学和传热学为基础。电磁场的数学模型由 A-法建立，温度 场的控制方程由傅里叶定律导出。电磁场和温度场的有限元离散方程组由伽辽金加权余量法导出。 2.1 电磁场数学模型 D D