大型变曲面导叶电渣熔铸工艺模拟及应用

论证了电渣熔铸过程数学模型，形成电渣熔铸导叶工艺过程三维数值模拟软件包ＥＳＲＣ３Ｄ。用此软件包模拟了电渣熔铸全过程。优化了电渣熔铸工艺并应用于大型变曲面水轮机导叶的生产，取得良好技术、经济效益，并使电渣熔铸生产工艺从经验走向科学。     

电渣熔铸导叶数值模拟技术研究

采用有限差分法离散电渣熔铸过程数学模型,用热平衡法处理换热边界条件,以VC++ 6.0为开发工具,开发了电渣熔铸异形件温度场数值模拟实用程序.以水轮机导叶为模拟和试验对象,验证了电渣熔铸异形件温度场数值模拟计算的准确性,并预测了导叶疏松缺陷产生的位置,模拟结果与试验结果较为吻合.     

金奖论文及作者简介

《电渣熔铸三峡电站水轮机导叶》于2003年2月发表在奥地利铸造杂志《Giesserei-Rundschau》第50期。文章从材料研究、工艺研究、设备研制、产品试制等方面叙述了电渣熔铸三峡电站水轮机导叶的研制过程,内容丰富、应用价值高、学术性强,被评为2003年度福士科     

电渣熔铸三峡电站水轮机导叶

电渣熔铸低碳马氏体不锈钢材料的各项性能指标明显优于普通砂型铸造方法.在电渣熔铸三峡水轮机导叶的试验研究中,成功地解决了设备、工艺方面的关键技术.利用该技术成功地熔铸出各项指标满足定货要求的三峡水轮机导叶铸件.     

第六届中国机械工程学会铸造专业“福士科”杯金奖论文作者简介

1．论文题目：电渣熔铸三峡电站水轮机导叶 第一作者：陈瑞，男，1961年生，铸造专业硕士研究生，现为沈阳铸造研究所研究员，系《电渣熔铸三峡电站水轮机导叶》项目的课题组长。多年来一直从事电渣熔铸技术的研究与产品开发工作。主持并参加了“九五”、“十五”国家重点攻关课题《电渣熔铸三峡电站水轮机导叶关键技术研究》、国家自然科学基金《大型变曲面构件电渣熔铸工艺模拟与优化》等多项国家     

电渣熔铸中渣池深度对渣池温度场影响的模拟研究

渣池深度是电渣熔铸过程中重要的工艺参数,它直接影响到熔铸过程的稳定、熔铸效率和产品质量.本文在对渣池温度场和电场耦合模拟的基础上,研究了不同渣池深度条件下渣池温度场的变化情况,为实际生产中优化工艺参数和提高生产效率提供了理论依据.     

电渣熔铸钢锭应力场的模拟研究

针对电渣熔铸钢锭各部位温差大、易产生热应力及测量困难的特点，采用大型有限元分析软件ANSYS对电渣熔铸过程中钢锭温度场和应力场进行了模拟研究，模拟结果与实际相吻合，并以此研究了钢锭的温度场及应力场分布，为电渣熔铸的实际生产提供了科学依据。     

ZGl7—4MoPH导叶的电渣熔铸

本文概述了用电渣熔铸方法,研制ZGl7—4MoPH水电站用导叶的工艺情况.介绍了所用备、结晶器、自耗电极、渣系、电参数、工装工艺、炉前工艺以及设研制过程中如何解决一些关健技术难题等:报告了某些检测分析结果.电渣工艺可以大幅度提高工件的某些性能,尤其是不改变强度指标的前提下,显著提高了冲击韧性指标.电渣工艺代替锻造方法生产外型复杂的工件,不仅技术上是可行的,而且具有一系列优越性,特别是由于大量节约金属,在经济上是颇有竞争力的.     

电渣熔铸模拟三峡真机导叶组织性能研究及应用

主要介绍了电渣熔铸模拟三峡真机导叶各部位组织与性能及真机导叶的批量生产情况.模拟三峡真机导叶内部无缩孔、气孔、裂纹等铸造缺陷,残余夹杂物细小、均匀分布,有害元素S含量降低约1/3,钢液纯净,组织致密,大截面(590mm)中心部位成分偏析轻微,力学性能完全符合三峡导叶的技术条件要求.24件三峡真机导叶的力学性能与模拟真机导叶的相比,其韧性及塑性指标有不同程度的提高,表面质量也得到改善.     

电渣熔铸中渣池深度对自耗电极端部形状的影响研究

渣池深度是电渣熔铸过程中重要的工艺参数之一,它直接影响到熔铸过程的稳定和产品质量.而自耗电极与渣池的接触界面是整个熔铸系统能量的入口,其形貌对熔铸过程的分析和研究非常重要.本文在试验的基础上对不同渣池深度条件下自耗电极的熔化过程进行了模拟研究,获得了不同渣池深度情况下自耗电极末端的形状,为实际生产中优化工艺参数和提高生产效率提供了重要依据.     

ESC中渣池热电耦合过程的数值模拟

电渣熔铸(ESC)过程中的渣池是一个集热场、电磁场、流场等于一体的复杂体系,各种场之间是相互影响的,且整个体系的边界条件非常复杂.本文对自耗电极、渣壳、结晶器、渣金界面等渣池热电传输边界条件作了合理的处理,同时借助于大型通用有限元分析软件ANSYS对渣池的热电场进行了模拟,获得了渣池的电场和温度场分布规律.并在此基础上研究了两种场的分布特点,提出作为熔铸过程中主要产热区的渣池是由高热源区和低热源区所组成的观点,对调整电渣熔铸过程中工艺参数、稳定熔铸过程具有一定的指导意义.     

电渣熔铸过程中铸锭微观晶粒生长模拟研究

采用移动传热边界方法模拟了电渣熔铸中铸锭的凝固过程,得到了熔池形状和深度随时间变化的规律,并基于元胞自动机和有限元耦合法,对电渣熔铸过程中铸锭微观晶粒生长进行了数值模拟,研究了熔铸过程中微观组织的生长和演化过程,为实际生产中对铸件凝固组织的控制提供了理论依据。     

电渣熔铸过程渣池流场的模拟研究

电渣熔铸过程中熔渣的流动决定了熔铸体系温度场的分布以及金属熔池的形状,最终影响熔铸钢锭的质量。采用大型通用有限元分析软件ANSYS,对电渣熔铸体系渣池流场进行了模拟研究,所得结果与物理模拟实验结果完全一致。并以此研究了熔铸电流,填充比和电极端部形状对熔渣流速分布的影响,为实际生产提供了依据。     

电渣熔铸渣壳凝固特性研究

在给定工艺条件下,采用"钢丸填充法"研究了电渣熔铸的渣壳凝固过程。试验结果验证了电渣熔铸过程中存在渣壳返熔现象,且返熔的渣壳厚度约为一次渣壳厚度的30%~50%。提出了几点改善电渣熔铸件表面质量的关键措施。     

工艺参数对电渣重熔铸件质量的影响

在电渣重熔过程中,电渣具有使金属电极熔化、提纯净化等作用。模拟试验表明,熔铸电流对电渣重熔铸件质量影响较大。     

电渣熔铸过程渣池流场的模拟研究

电渣熔铸过程中熔渣的流动决定了熔铸体系温度场的分布以及金属熔池的形状，最终影响熔铸钢锭的质量。采用大型通用有限元分析软件ANSYS，对电渣熔铸体系渣池流场进行了模拟研究，所得结果与物理模拟实验结果完全一致。并以此为基础，研究了熔铸电流、填充比和电极端部形状对熔渣流速分布的影响，为实际生产提供了依据。     

电渣熔铸中电流对自耗电极端部锥角影响的研究

电渣熔铸就是利用大电流通过渣池区域而产生的高温将自耗电极逐渐熔化的过程,自耗电极与渣池的接触界面是整个熔铸系统能量的入口,其形貌对熔铸过程的分析和研究非常重要.研究了在不同熔铸电流情况下自耗电极的熔化机理,模拟再现了自耗电极在高温渣池内的熔化流动且在末端形成锥形的过程,并进行了试验验证.通过对熔铸电流与自耗电极末端锥角的关系研究,为实际生产中优化工艺参数和提高生产效率提供了重要依据.     

电渣熔铸钢锭微观组织的模拟研究

电渣熔铸中的工艺参数决定金属熔池的形状和微观晶粒的尺寸及取向,并最终影响熔铸钢锭的质量。本文采用元胞自动机法,借助MATLAB软件,对电渣熔铸钢锭微观组织进行数值模拟研究,同时研究了渣池温度、侧面换热系数、底部换热系数对熔池形状和晶粒取向的影响,为实际生产提供了理论依据。     

固定自耗电极充填法电渣熔铸渣沟形成过程的研究

以自耗电极、渣池和铸锭为研究对象,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的渣沟形成过程进行了数值模拟,并对其进行了实验研究。实验结果表明,当铸锭尺寸为400 mm×70 mm×200 mm时,由于固定自耗电极的熔铸电流产生了波动,铸锭侧表面形成了渣沟,在铸锭宽度方向上渣沟的深度为1.5 mm,长度为12 mm。渣沟的模拟结果与实验结果基本吻合,验证了模拟程序的准确性。根据工艺参数对渣沟形状的影响,发现自耗电极电流密度的稳定性与填充比的相互匹配是固定自耗电极充填法电渣熔铸消除渣沟形成的关键因素。     

电渣熔铸中电极端部形状对渣池热电场模拟的影响

电渣熔铸(ESC)是一种用电加热的方法进行金属冶炼和成型的铸造方法,熔铸过程中自耗电极与渣池的接触界面是渣池能量的入口,针对平底型电极和锥底型电极两种模型进行了渣池的热电场耦合模拟,分别获得了2种模型的温度场和电场分布规律,阐述电极端部形状对熔铸过程模拟的重要性.