【摘要】：電渣熔鑄是一種新型高品質(zhì)鑄件生產(chǎn)方法,它以鑄件組織純凈均勻等優(yōu)點(diǎn)而著名。但是,到目前為止電渣熔鑄法鑄造形狀復(fù)雜的鑄件仍面臨著成型難的問題。固定自耗電極填充法熔鑄是依靠傳統(tǒng)電渣熔鑄而改進(jìn)的能夠增強(qiáng)鑄件成型性的新型方法,與傳統(tǒng)電渣熔鑄方法相比固定自耗電極填充法電渣熔鑄改單電極為雙電極,能夠增強(qiáng)電渣鑄件的成型性,但是這種方法由于固定電極的電流不穩(wěn)定,在固定電極一側(cè)極易產(chǎn)生渣溝,影響鑄錠的使用。在固定自耗電極填充法電渣熔鑄實(shí)驗(yàn)中,我們觀察到鑄出的400mm×60mm×260mm的鑄錠固定電極一側(cè)的中上部確實(shí)形成了許多條渣溝,這也說明鑄件的渣溝對(duì)于固定自耗電極填充法電渣熔鑄來說是一個(gè)急需解決的問題。針對(duì)上述問題,本論文參考前人經(jīng)驗(yàn),根據(jù)電渣實(shí)驗(yàn)的工藝參數(shù)及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),采用了可以模擬固定自耗電極填充法熔鑄過程溫度場的數(shù)學(xué)模型,模擬了熔鑄過程的溫度場。結(jié)合電渣熔鑄鑄件渣溝形成原理,找出了用模擬結(jié)果溫度場表示鑄錠渣溝的方法,得到了模擬的渣溝。模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比表明,模擬的固定電極對(duì)應(yīng)的鑄錠截面上的渣溝與實(shí)驗(yàn)鑄錠渣溝的形狀尺寸基本吻合,這證明本論文的模擬方法可用于其他電渣熔鑄鑄件渣溝的模擬。通過改變電極加載電流的模擬結(jié)果可知,固定電極加載的電流波動(dòng)、移動(dòng)電極加載恒定電流都對(duì)固定電極中部對(duì)應(yīng)的鑄錠截面上的渣溝尺寸有影響。固定電極加載電流波動(dòng)幅、移動(dòng)電極加載電流值不影響渣溝的寬度,但是影響著渣溝的深度。固定電極加載電流波動(dòng)幅度越小、移動(dòng)電極加載電流值越大,渣溝越淺,對(duì)于本實(shí)驗(yàn)設(shè)置的厚度為60mm板形鑄錠,當(dāng)移動(dòng)電極加載的電流大于等于2750A時(shí),鑄錠表面不會(huì)形成渣溝。通過改變?cè)鼘雍穸鹊哪M結(jié)果可知,當(dāng)渣層厚度增加時(shí)會(huì)使渣溝的深度和寬度都減小,且當(dāng)渣層厚度大于62.5mm時(shí),在鑄錠固定電極一側(cè)位置不會(huì)形成渣溝。
【圖文】：

圖 1.3 固定自耗電極充填法異形鑄件的電渣熔鑄troslag smelting casting of special-shaped casting by the method oelectrode filling究內(nèi)容主要包括以下五個(gè)部分：固定自耗電極充填法電渣熔鑄數(shù)學(xué)模型，確定用模擬。實(shí)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行電渣熔鑄渣溝的數(shù)值模擬。固定自耗電極充填法電渣熔鑄實(shí)驗(yàn)。出的渣溝與實(shí)驗(yàn)渣溝對(duì)比，驗(yàn)證模擬程序的準(zhǔn)確性。擬工藝參數(shù)進(jìn)行后續(xù)模擬，研究工藝參數(shù)對(duì)電渣熔鑄

所以在建模時(shí)只能建立需要研究的熔鑄過程某個(gè)時(shí)刻電渣系統(tǒng)的模型。如圖2.3（a）。另外，由于模擬過程中需要把地球的磁場考慮進(jìn)去，所以在建模的時(shí)候模型外圍需建有一定厚度的空氣層，根據(jù) ANSYS 規(guī)則，空氣層模型半徑一般為內(nèi)部模型最大長度尺寸的 3 到 5 倍，如圖 2.3（b）。（a）電渣系統(tǒng)物理模型 （b）電渣系統(tǒng)空氣模型圖 2.3 建立物理模型Fig. 2.3 The establishment of physical model2.5.2 網(wǎng)格劃分建好物理模型后，需要進(jìn)行網(wǎng)格劃分才能用于有限元計(jì)算，由于本論文模擬的是渣溝，渣溝尺寸很小，需要有限元網(wǎng)格更密集。在網(wǎng)格劃分時(shí)，由于模擬的模型各部分多為規(guī)則的六面體形狀，根據(jù)模擬網(wǎng)格劃分規(guī)則，采用正六面體網(wǎng)格以掃略的方式進(jìn)行網(wǎng)格劃分，細(xì)化時(shí)采用網(wǎng)格劃分工具里單元尺寸控制的方式進(jìn)行網(wǎng)格加密，把全局控制單元邊長由默認(rèn)改為 0.01，如圖 2.4 所示。2.5.3 加載求解ANSYS 模擬加載時(shí)可以選擇加載在實(shí)體模型上或是有限元模型節(jié)點(diǎn)上，而本論文模擬中由于關(guān)鍵點(diǎn)上的載荷很難施加上去不適用實(shí)體模型的加載，所以選擇將載荷施加在節(jié)點(diǎn)上，對(duì)分析計(jì)算沒有影響。在加載時(shí)我們根據(jù)電渣熔鑄實(shí)驗(yàn)條件，電極頂部加載相應(yīng)電流，鑄錠底部加載 0 電壓，，在定義空氣層的電磁邊界條件等電磁分析和溫度分析，如圖 2.5（a）所示。在鑄錠渣池表面加載熱輻射；電極側(cè)面加載空氣對(duì)流；渣池、鑄錠與結(jié)晶器接觸面加載熱傳導(dǎo)系數(shù)；電極頂部及鑄錠底部加載溫度及熱傳導(dǎo)。加載時(shí)盡量靠近實(shí)際情況
【學(xué)位授予單位】：遼寧工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TF142

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9 劉譚t

本文編號(hào)：2701268