本文關(guān)鍵詞：電磁離心鑄造熱流磁耦合數(shù)值模擬，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《長(zhǎng)安大學(xué)》 2013年

電磁離心鑄造熱流磁耦合數(shù)值模擬

徐耀增  

【摘要】：軋輥是使（軋材）金屬產(chǎn)生塑性變形的工具，是決定軋機(jī)效率和軋材質(zhì)量的重要消耗部件。高速鋼軋輥已廣泛應(yīng)用于軋鋼生產(chǎn)，這與高速鋼軋輥良好的耐磨性以及它具有的與傳統(tǒng)軋輥明顯不同的特點(diǎn)是分不開的。由于離心鑄造法生產(chǎn)復(fù)合軋輥具有生產(chǎn)效率高、軋輥強(qiáng)度好等諸多優(yōu)點(diǎn)，目前我國(guó)絕大多數(shù)軋輥廠均采用離心鑄造法生產(chǎn)高速鋼復(fù)合軋輥。在高速鋼軋輥離心鑄造中加入電磁攪拌，可以達(dá)到改善鑄態(tài)組織，減輕偏析和提高軋輥性能的目的。但由于離心鑄造的受力復(fù)雜、高速高溫和不透明等原因，很難觀察和測(cè)定金屬液的充型規(guī)律。計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬技術(shù)的應(yīng)用為科研人員對(duì)離心鑄造充型和凝固過程的認(rèn)識(shí)提供了新的方法，也為鑄造工藝的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供重要指導(dǎo)。 本論文以高速鋼復(fù)合軋輥外層的臥式離心鑄造為研究對(duì)象，采用大型CFD軟件Fluent對(duì)離心鑄造和電磁離心鑄造的充型凝固過程進(jìn)行了熱流磁耦合數(shù)值模擬分析，，并進(jìn)行了部分實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。旨在探索離心鑄造和電磁離心鑄造的充型凝固過程的基本規(guī)律，并研究電磁場(chǎng)對(duì)離心鑄造的充型凝固過程的影響規(guī)律。主要研究結(jié)果如下： （1）建立了在重力、離心力和電磁力共同作用下，高速鋼復(fù)合軋輥臥式離心鑄造在凝固過程中金屬液傳熱和流動(dòng)的三維耦合數(shù)學(xué)模型和物理模型以及設(shè)置了需要考慮的邊界條件。 （2）流場(chǎng)分析結(jié)果表明，金屬液從澆口處呈拋物線流入高速旋轉(zhuǎn)著的鑄型內(nèi)，緊貼鑄型內(nèi)壁面并以螺旋線的形式沿軸向運(yùn)動(dòng)。金屬液的最大速度和鑄型內(nèi)層的轉(zhuǎn)速相同，金屬液自由液面有上下壓差的存在使得液面呈偏心分布，這種偏心現(xiàn)象會(huì)隨著鑄型轉(zhuǎn)速的提高而減弱，并得到了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。 （3）溫度場(chǎng)分析結(jié)果表明，高速鋼復(fù)合軋輥在凝固過程中，溫度分布是非均勻的，在軸向上為兩端向中間的凝固順序，在徑向上為軋輥外徑向內(nèi)徑的凝固順序。轉(zhuǎn)速越大，溫度下降得越快。 （4）將電磁場(chǎng)引入離心鑄造，進(jìn)行了電磁、流動(dòng)和傳熱的多重耦合計(jì)算，并與無磁場(chǎng)情況下的模擬計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了比較分析，結(jié)果表明：在同一位置點(diǎn)的某一確定澆注時(shí)刻，電磁離心鑄造與普通離心鑄造的鑄型內(nèi)部壁面金屬液流的絕對(duì)壓力有一定差異，金屬液的流速會(huì)減慢，證實(shí)了電磁力對(duì)鑄型內(nèi)部液流起到了一定的攪拌作用。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)安大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TG249.4
【目錄】：

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