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.     

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.     

电渣熔铸中渣池热电场的试验和模拟研究

电渣熔铸是一种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方法,其中渣池的温度分布特点直接决定了电极的熔化速度、提纯度以及铸锭的组织结构等,是熔铸系统中的关键区域.本研究中采用"反向熔铸"试验和"真假双电极熔铸"试验对渣池温度场分布进行了研究,并借用具有极强的分析功能的大型通用有限元软件ANSYS软件,对试验模型进行了数值模拟.试验和模拟计算均证实了电极端部与金属熔池之间的渣池区域存在着一个集中的高温区,该高温区的存在对自耗电极的熔化起了极大的促进作用.     

电渣熔铸中渣池中心高温区的模拟与实验研究

电渣熔铸是一种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方法，其中渣池的温度分布特点直接决定电极的熔化速度、提纯度以及铸锭的组织结构等，是熔铸系统中的关键区域。时渣池进行了热电场耦合模拟研究，发现电极端部与金属熔池之间的渣池区域存在着一个集中的高温区，并从电场分布的角度分析了高温区产生的原因，同时进行了实验验证。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。     

电渣熔铸渣池热电场有限元模拟的前置处理

对电渣熔铸渣池进行了热电场有限元模拟的前置处理,建立了电渣熔铸渣池热电场数学模型,定义了以自耗电极、渣壳、水冷结晶器、渣池为对象的计算区域.借助大型有限元软件ANSYS,对计算区域进行了合理的单元、插值函数选取以及网格划分,研究发现渣池存在两个区域:一是温度很高、电流密度很大且分布很不均匀的小区域,位于自耗电极端部附近,为高热源区,另一是电流密度小且分布几乎均匀的大区域,为低热源区.     

电渣重熔中电极熔化过程的模拟研究

将电渣重熔过程分为初始阶段与稳定阶段,并对自耗电极从自初始阶段开始熔化到稳定阶段金属熔滴长成的过程进行了数值模拟分析,结果表明,渣池中的电流密度分布决定了渣池中温度的分布规律,在自耗电极形成金属熔滴时,将会使金属熔滴下方渣池产生高温区,从而有利于电渣过程中杂质的去除。     

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。     

电渣熔铸曲轴复合结晶器的设计

传统电渣熔铸结晶器多为纯铜中空圆柱体,结构简单,一般由一个结晶器和底板组成,铸件成圆柱体,可为下道工序提供高质量坯料。 本文根据曲轴结构,设计多块异型结晶器,组成复合结晶器,配合托盘小车,采用熔铸工艺,一次铸一拐,分次熔铸各拐连成一体制成曲轴。 熔铸机理:将高碱度熔渣熔化至熔融态,倒入结晶器,自耗电极插入渣池送电,靠双极串联与熔渣形成回     

基于神经网络及遗传算法的电渣熔铸优化系统设计

电渣熔铸是一种将精炼和成形相结合的技术,在实际生产中既要充分发挥它在材料提纯精炼方面的优势,又要兼顾生产效率和生产成本等因素,因此是一个典型的多目标组合优化的问题。为此,提出了用电极锥头提纯系数、自耗电极熔化率和有效功率因数3个指标作为最终优化目标,以熔铸电流、渣池深度和冷却水流量为设计变量,基于人工神经网络和遗传算法理论,在Matlab平台上建立了电渣熔铸工艺参数的多目标优化系统,较好地协调了3个指标的相互关系,并预测了最佳的工艺参数组合。     

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。     

电渣熔铸过程中自耗电极熔化率的模拟研究

从高温渣池的热电场耦合模拟入手，利用能量守恒的方法计算了在多种熔铸条件下电极的熔化率及电流的有效功率因数。从理论上验证了采用适中的熔铸电流以及较浅的渣池可以有效提高电能的利用率，降低产品的生产成本，对实际生产过程中节能降耗具有指导意义。     

Effect of vibrating electrode on temperature profiles,fluid flow,and pool shape in ESR system based on a comprehensive coupled model

The vibrating electrode method was proposed in the electro-slag remelting(ESR) process in this paper,and the effect of vibrating electrode on the solidification structure of ingot was studied.A transient threedimensional(3D) coupled mathematical model was established to simulate the electromagnetic phenomenon,fluid flow as well as pool shape in the ESR process with the vibrating electrode.The finite element volume method is developed to solve the electromagnetic field using ANSYS mechanical APDL software.Moreover,the electromagnetic force and Joule heating are interpolated as the source term of the momentum and energy equations.The multi-physical fields have been investigated and compared between the traditional electrode and the vibrating electrode in the ESR process.The results show that the drop process of metal droplets with the traditional electrode is scattered randomly.However,the drop process of metal droplets with the vibrating electrode is periodic.The highest temperature of slag layer with the vibrating electrode is higher than that with the traditional electrode,which can increase the melting rate due to the enhanced heat transfer in the vicinity of the electrode tip.The results also show that when the amplitude and frequency of the vibrating electrode increase,the cycle of drop process of metal droplets decreases significantly.     

电渣熔铸渣池深度对钢锭等效应力场影响的模拟

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,对电渣熔铸过程中不同渣池深度时的钢锭等效应力场进行了模拟研究,得出钢锭最大等效应力与渣池深度之间存在二次函数关系。模拟结果与实际相吻合,运用此模型可预报钢锭应力场状况,对实际生产提供参考。     

电渣重熔体系内磁场的数学模拟

基于Ｍａｘｗｅｌｌ方程组及有关的电磁场理论，提出了更切合实际情况的电渣重熔体系内磁场的数学模型，并应用于结晶器直径２００ｍｍ的实验室重熔装置．对直径７６ｍｍ低碳低合金钢电极的重熔过程（３０００Ａ（有效值），ＣａＦ２＋３０ｍａｓｓ％Ａｌ２Ｏ３＋２０ｍａｓｓ％ＣａＯ渣系），结果表明，磁场强度的幅模在电极内沿端部锥体形成方向不断增大，至接近锥顶处达最大值，约为２．６×１０４Ａ／ｍ，此后在渣池、锭子熔池、液固两相区和固态锭子内沿轴向向下逐渐减小；沿半径方向，在电极和渣池内呈现一峰值，在液、固金属区内则单调增大至边界条件限定值．对在直径１４０ｍｍ的结晶器中以直径８０ｍｍ的电极和ＣａＦ２＋ＣａＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ渣系生产高速钢（Ｍ２）锭的过程，以该模型估计的重熔体系渣池和金属熔池内磁场强度（幅模）的大小和分布与实测结果较相吻合．该模型可作为研究电渣重熔体系内熔体流动，传热和传质过程的基础．     

熔池特性对转炉熔渣流场的影响

采用流场数值模拟软件模拟了转炉熔渣溅渣护炉气化脱磷过程,探究了熔池深度和熔渣粘度对熔池流动的影响。结果表明,熔池深度越深,越有利于湍动能转换率的提高和熔池内的混匀,优化流场。死区占比随熔渣粘度的增高而增大,所以相应在高粘度深熔池中,需要增加喷吹时间才能使熔池达到稳定、均匀的效果。     

Effects of electrode configuration on electroslag remelting process of M2 high-speed steel ingot

The electrode configuration determines the thermophysical field during the electroslag remelting(ESR) process and affects the final microstructure of the ingot. In this work, ingot with a diameter of 400 mm was prepared with two electrode configuration modes of single power ESR process, namely one electrode(OE) and two series-connected electrodes(TSCE). Finite element simulation was employed to calculate the electromagnetic field, flow field and temperature field of the ESR system. The results show that the temperature of the slag pool and the metal pool of the TSCE process is lower and more uniform than that of the OE process.The calculated temperature distribution of the ingot could be indirectly verified from the shape of the metal pool by the experiment. The experimental results show that the depth of the metal pool in the OE ingot is about 160 mm, while the depth of the TSCE ingot is nearly 40 mm shallower than that of the OE ingot. Microstructural comparisons indicate that coarse eutectic carbides are formed in the center of the OE ingot, whereas more even eutectic carbides appear in the center of the TSCE ingot. In general, compared with the OE process, the TSCE process is preferred to remelt high speed steel ingots.