本研究以自耗電極、渣池和鑄錠為研究對象,根據渣池對流傳熱方程、鑄錠的導熱方程和熔體流動方程建立數(shù)學模型,施加恰當?shù)碾姶艌龊蜔釄鲞吔鐥l件,利用大型有限元分析軟件ANSYS對固定自耗電極充填法電渣熔鑄進行了數(shù)值模擬與實驗研究。用固定自耗電極充填法熔鑄了尺寸為400×70×300底板形鑄錠,依據枝晶生長方向與固液界面垂直的關系,得到了板形鑄錠電渣重熔過程在金屬熔池的形狀。發(fā)現(xiàn)鑄錠寬度縱截面呈半橢圓形,移動自耗電極中心處的金屬熔池深度大于固定自耗電極中心處的金屬熔池深度;金屬熔池空間形狀呈倒置的駝峰形,移動自耗電極對應的金屬熔池的駝峰更高。依據實驗條件,對固定自耗電極充填法電渣熔鑄穩(wěn)定階段的金屬熔池形狀進行了數(shù)值模擬,對比模擬結果與實驗結果,發(fā)現(xiàn)兩者基本吻合,表明所用數(shù)值模擬方法可以用于固定自耗電極充填法熔鑄過程的模擬研究。利用固定自耗電極充填法電渣熔鑄穩(wěn)定階段的金屬熔池形狀的數(shù)值模擬方法,對固定自耗電極充填法熔鑄規(guī)格為400×70×300鑄錠的成形性和兩電極間金屬熔體填充通道進行了數(shù)值模擬,模擬結果表明:當電流密度大于等于0.7A/mm²、電極間距小于等于0.09m且電...

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 電渣重熔和電渣熔鑄概述
        1.1.1 電渣重熔
        1.1.2 電渣熔鑄
    1.2 電渣冶金的發(fā)展和現(xiàn)狀
        1.2.1 電渣冶金的發(fā)展
        1.2.2 電渣過程的數(shù)值模擬發(fā)展與現(xiàn)狀
        1.2.3 電渣過程金屬熔池的研究
    1.3 研究的背景和主要內容
        1.3.1 固定自耗電極充填法熔鑄的研究背景
        1.3.2 固定自耗電極充填法熔鑄的研究意義
        1.3.3 研究的主要內容
2 固定自耗電極充填法熔鑄模擬過程的建立
    2.1 電渣冶金數(shù)值模擬軟件
    2.2 固定自耗電極充填法電渣熔鑄的數(shù)學模型
        2.2.1 基本假設
        2.2.2 研究對象
        2.2.3 數(shù)學模型
    2.3 邊界條件
        2.3.1 電磁場邊界條件
        2.3.2 邊界換熱條件
    2.4 物理模型
    2.5 材料的物性參數(shù)與工藝參數(shù)
        2.5.1 鋼的物性參數(shù)
        2.5.2 渣的物性參數(shù)
        2.5.3 電極與結晶器的工藝參數(shù)
    2.6 網格劃分
    2.7 模擬流程
    2.8 本章小結
3 固定自耗電極充填法熔鑄穩(wěn)態(tài)時熔池形狀的模擬及驗證
    3.1 引言
    3.2 固定自耗電極充填法熔鑄實驗
        3.2.1 固定自耗電極充填法熔鑄實驗方法
        3.2.2 實驗結果
    3.3 固定自耗電極充填法熔鑄穩(wěn)定階段金屬熔池形狀的數(shù)值模擬
        3.3.1 固定自耗電極充填法電渣熔鑄物理模型
        3.3.2 物理模型的網格劃分
        3.3.3 模型的邊界條件與求解過程
        3.3.4 金屬熔池形狀的模擬結果
    3.4 模擬結果與實驗結果對比及分析
    3.5 本章小結
4 固定自耗電極充填法熔鑄鑄錠成形性的數(shù)值模擬
    4.1 引言
    4.2 固定自耗電極充填法熔鑄鑄錠成形性的模擬過程
    4.3 模擬結果的處理
    4.4 工藝參數(shù)對鑄錠成形性的影響
        4.4.1 移動自耗電極電流密度的影響
        4.4.2 電極間距的影響
        4.4.3 電極厚度的影響
    4.5 本章小結
5 固定自耗電極充填法熔鑄填充通道的數(shù)值模擬
    5.1 引言
    5.2 固定自耗電極充填法熔鑄填充通道的模擬過程
    5.3 模擬結果的處理
    5.4 工藝參數(shù)對填充通道的影響
        5.4.1 移動自耗電極電流密度的影響
        5.4.2 兩電極間距的影響
        5.4.3 電極厚度的影響
    5.5 本章小結
6 結論
參考文獻
致謝
附錄 數(shù)值模擬程序



本文編號：3841988