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。     

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对电渣熔铸过程中不同冷却水流量时的钢锭应力场进行了模拟研究。结果表明,随着冷却水流量增加,钢锭底部最大等效应力和轴向应力均增大。模拟结果与实际相吻合,运用此模型可预测钢锭应力场状况,指导实际生产。     

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。     

电渣熔铸过程的数值模拟研究

利用了前人关于熔滴在渣池中行为的研究成果和渣池中有关传热规律的试验资料,考虑到电渣熔铸过程始终有强电流介入,建立了包括金属熔池、两相区和凝固锭在内的电渣锭凝固传热数学模型,模型预测值与试验值吻合较好.运用此模型可预报金属熔池状况,便于现场调整工艺参数.     

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.     

电渣熔铸过程中电流大小对钢锭应力场影响的模拟

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,对电渣熔铸过程中电流变化时的钢锭应力场进行了模拟研究.结果表明,电流变化时的钢锭表面沿轴向自顶而下等效应力和轴向应力分布均遵循对数函数关系,模拟结果与实际结果吻合.运用此模型可预报钢锭应力场状况.     

电渣熔铸过程中金属熔池深度的数值模拟研究

利用前人关于熔滴在渣池中行为的研究成果和渣池中有关传热规律的实验资料。考虑到电渣熔铸过程始终有强电流介入,建立了包括金属熔池、两相区和凝固锭在内的电渣锭凝固传热数学模型,模型预测值与实验值吻合较好。运用此模型可预报金属熔池状况,便于现场调整工艺参数。     

用模铸八角锭作为自耗电极生产H13钢电渣重熔锭

通过调整电渣重熔时的冶炼工艺参数,直接以截面差异较大的5.0 t模铸八角锭作为电渣重熔用自耗电极,生产出了质量优良的H13钢电渣重熔锭。该工艺可降低生产成本、缩短生产周期。     

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.     

提高电渣锭表面质量的控制措施

通过合理调整工艺参数,如金属电极进入后的电流大小(6.5 kA)和保持时间(40 m in),冶炼时的电压和换电极时电流输入值等,使电渣重熔钢锭表面质量得到有效的提高。     

电渣重熔用低氟渣与Incoloy825合金中Al、Ti反应性的研究

通过高温渣-金平衡实验,探讨了电渣重熔用低氟渣CaF2-CaO-Al2O3-MgO-Li2O-(TiO2)中TiO2含量对Incoloy825合金中Al、Ti含量的影响。并利用FactSage7.3热力学软件分析了渣中TiO2和Al2O3的活度与渣成分的关系。研究了渣中组元对反应4[Al]+3(TiO2)=3[Ti]+2(Al2O3)的吉布斯自由能和合金中平衡Al、Ti含量的影响规律。结果表明:反应的吉布斯自由能与渣中TiO2、CaF2和MgO呈负相关,与CaO和Al2O3呈正相关;渣中TiO2含量为0%7.27%(质量分数)时,合金烧钛增铝现象逐渐减弱,TiO2含量为11.27%时,又出现烧铝增钛现象;同一温度下,随着渣中CaO和Al2O3含量增加,合金中平衡Ti含量降低,平衡Al含量升高。随着渣中TiO2含量增加,合金中平衡Ti含量升高,平衡Al含量降低。渣中CaF2和和MgO含量变化对合金中平衡Al、Ti含量影响较小。实验结果与热力学计算结果能够很好的吻合。     

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.     

数值模拟电极缩孔对IN718合金电渣重熔过程的影响

利用自主开发的ESR过程仿真软件,针对直径430 mm的IN718合金铸锭,通过设计不同形状尺寸的电极缩孔,进行电渣重熔过程的数值模拟计算和分析。结果表明,基于电磁场、流场和温度场等多物理场耦合计算自主开发的ESR数学模型及仿真软件,可以用于ESR冶炼全过程数值模拟,模型计算的熔池形状和深度、二次枝晶臂间距分布规律与实际剖锭分析结果接近。电极中存在缩孔改变了电极与渣池的接触面积,从而显著影响渣池的焦耳热和电磁力分布,而缩孔沿电极轴向尺寸的变化对二者分布的影响则很少。在恒熔速条件下,当缩孔半径小于0.025 m时,缩孔对熔炼过程几乎没有影响;当缩孔尺寸继续增大时,渣池温度场和流场发生明显改变,渣池温度逐步升高,中心向下流速相对减弱;电极缩孔尺寸变化对熔池温度场及两相区尺寸影响不明显。缩孔半径尺寸对电流和功率等熔炼参数的影响呈非线性关系,临界变化值约为0.05 m,当缩孔半径低于临界值时,对电流和功率等影响较小;高于临界值时,随着缩孔半径增加,电流和功率显著增加,并且增速不断加快。从工艺过程控制稳定性角度而言,该尺寸电极缩孔半径应控制在0.05 m以下。     

电渣冶金与电渣熔铸在中国的发展

中国电渣冶金起步于1958年,至今所有特殊钢厂均建有电渣冶金车间,拥有工业电渣炉86台,年生产能力10万吨.产品包括优质合金钢与超级合金243个牌号.中国冶金工作者在电渣炉型结构、电渣重熔(ESR)工艺、电渣熔铸(ESRC)异型铸件、制备大钢锭及电渣重熔机理方面取得重大成就,成果得到国外同行认可.     

Effect of Transverse Static Magnetic Field on Droplets Transient and Inclusions Evolution During the Electroslag Remelting Process of GCr15 Ingots

The voltage was recorded to investigate the influence of the static magnetic field on droplet evolution during the magnetically controlled electroslag remelting(MC-ESR) process. MC-ESR experiments were carried out under different remelting current, and transverse static magnetic fields(TSMF) of 85 mT, 130 mT and 160 mT were superimposed.Statistical work was performed to obtain the quantitative data of the droplets. The ASPEX Explorer was utilized to investigate the inclusions evolution of GCr15 ingots. The number of the droplets was 31 in 20 s during the traditional ESR process and reached 50 and 51 under the MC-ESR process with the TSMF of 85 mT and 130 mT, respectively. When compared the traditional ESR process with the MC-ESR process, the inclusions amount reduced 67%.