固定自耗电极充填法熔铸成形性的研究

发布时间：2023-08-14 20:14

　　本研究以自耗电极、渣池和铸锭为研究对象,根据渣池对流传热方程、铸锭的导热方程和熔体流动方程建立数学模型,施加恰当的电磁场和热场边界条件,利用大型有限元分析软件ANSYS对固定自耗电极充填法电渣熔铸进行了数值模拟与实验研究。用固定自耗电极充填法熔铸了尺寸为400×70×300底板形铸锭,依据枝晶生长方向与固液界面垂直的关系,得到了板形铸锭电渣重熔过程在金属熔池的形状。发现铸锭宽度纵截面呈半椭圆形,移动自耗电极中心处的金属熔池深度大于固定自耗电极中心处的金属熔池深度;金属熔池空间形状呈倒置的驼峰形,移动自耗电极对应的金属熔池的驼峰更高。依据实验条件,对固定自耗电极充填法电渣熔铸稳定阶段的金属熔池形状进行了数值模拟,对比模拟结果与实验结果,发现两者基本吻合,表明所用数值模拟方法可以用于固定自耗电极充填法熔铸过程的模拟研究。利用固定自耗电极充填法电渣熔铸稳定阶段的金属熔池形状的数值模拟方法,对固定自耗电极充填法熔铸规格为400×70×300铸锭的成形性和两电极间金属熔体填充通道进行了数值模拟,模拟结果表明:当电流密度大于等于0.7A/mm²、电极间距小于等于0.09m且电...

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 电渣重熔和电渣熔铸概述
        1.1.1 电渣重熔
        1.1.2 电渣熔铸
    1.2 电渣冶金的发展和现状
        1.2.1 电渣冶金的发展
        1.2.2 电渣过程的数值模拟发展与现状
        1.2.3 电渣过程金属熔池的研究
    1.3 研究的背景和主要内容
        1.3.1 固定自耗电极充填法熔铸的研究背景
        1.3.2 固定自耗电极充填法熔铸的研究意义
        1.3.3 研究的主要内容
2 固定自耗电极充填法熔铸模拟过程的建立
    2.1 电渣冶金数值模拟软件
    2.2 固定自耗电极充填法电渣熔铸的数学模型
        2.2.1 基本假设
        2.2.2 研究对象
        2.2.3 数学模型
    2.3 边界条件
        2.3.1 电磁场边界条件
        2.3.2 边界换热条件
    2.4 物理模型
    2.5 材料的物性参数与工艺参数
        2.5.1 钢的物性参数
        2.5.2 渣的物性参数
        2.5.3 电极与结晶器的工艺参数
    2.6 网格划分
    2.7 模拟流程
    2.8 本章小结
3 固定自耗电极充填法熔铸稳态时熔池形状的模拟及验证
    3.1 引言
    3.2 固定自耗电极充填法熔铸实验
        3.2.1 固定自耗电极充填法熔铸实验方法
        3.2.2 实验结果
    3.3 固定自耗电极充填法熔铸稳定阶段金属熔池形状的数值模拟
        3.3.1 固定自耗电极充填法电渣熔铸物理模型
        3.3.2 物理模型的网格划分
        3.3.3 模型的边界条件与求解过程
        3.3.4 金属熔池形状的模拟结果
    3.4 模拟结果与实验结果对比及分析
    3.5 本章小结
4 固定自耗电极充填法熔铸铸锭成形性的数值模拟
    4.1 引言
    4.2 固定自耗电极充填法熔铸铸锭成形性的模拟过程
    4.3 模拟结果的处理
    4.4 工艺参数对铸锭成形性的影响
        4.4.1 移动自耗电极电流密度的影响
        4.4.2 电极间距的影响
        4.4.3 电极厚度的影响
    4.5 本章小结
5 固定自耗电极充填法熔铸填充通道的数值模拟
    5.1 引言
    5.2 固定自耗电极充填法熔铸填充通道的模拟过程
    5.3 模拟结果的处理
    5.4 工艺参数对填充通道的影响
        5.4.1 移动自耗电极电流密度的影响
        5.4.2 两电极间距的影响
        5.4.3 电极厚度的影响
    5.5 本章小结
6 结论
参考文献
致谢
附录 数值模拟程序



本文编号：3841988