钢铁行业未来的发展方向趋向于技术上的节能降耗,在诸多新技术中,连铸直轧技术有着广阔的应用空间。连铸直轧工艺中铸坯不需要经过加热炉,只需在输送过程中补热,因而具有较高的经济效益和环境效益。铸坯感应加热是连铸直轧技术中的一个关键环节,因此,深入进行铸坯的感应加热规律研究,才能使连铸直轧技术得到长远发展和推广。感应加热问题涉及到电磁场和温度场,数值模拟繁琐复杂。虽然借助于计算机的高效运算,仍然需要处理复杂的物理模型,否则结果往往和实际有较大偏差。本文从电磁学和传热学基础理论入手,考虑初始不均匀温度场和运动影响,采用有限元软件ANSYS进行了板坯的感应加热三维模拟,为实际生产中板坯感应补热提供理论依据。首先在考虑参数随温度变化等条件下,对静止板坯进行感应加热有限元模拟,得到了板坯温度分布,结果中发现板坯边角部分温度相对较低。通过模拟研究了线圈形状对感应加热效率的影响,探索了不同电流密度、不同频率对板坯温度分布的影响。然后进行了感应加热试验验证模拟可靠性,并采用红热像仪测定工件温度分布。试验结果与模拟规律一致,数据拟合良好。解决了板坯感应补热实际工况模拟的一些关键问题。通过模拟板坯辊道输送空冷过程,得到空冷结果作为板坯加热的初始温度场。为了使模拟更切合实际,考虑板坯相对线圈的运动,实现方法是用VB调用ANSYS实现板坯的步进运动。最后在考虑初始温度场不均匀和板坯运动的情况下,模拟板坯纵向磁通感应补热,分析了温度场的分布规律。模拟分析了横向磁通感应加热基本规律,并在纵向磁通感应补热的基础上,进行板坯横向磁通感应补热的模拟,最终补热结果可以满足连铸直轧的要求。