蓄热式铝熔炼炉熔炼过程的数值模拟

为了更好地研究和优化铝熔炼炉的性能,针对现有的蓄热式圆形铝熔炼炉,在建立合理的铝熔炼炉基本模型的基础上,通过耦合用户自定义熔化模型和氧化烧损模型,运用计算流体力学软件FLUENT实现燃烧空间和熔池的耦合物理场的数值模拟。着重研究不同固液区和不同孔隙率对铝及铝合金熔炼过程的影响。结果表明,该模型较好地反映铝熔炼炉的熔炼现象,可运用该模型进行铝熔炼炉熔炼过程工艺参数的优化研究。同时获得了固液区和孔隙率对熔炼参数影响规律:铝液温度在固液区上升缓慢,而离开固液相线时,铝液温度上升速度加快,炉膛温度和氧化层质量随着熔炼时间分别呈周期性增加和呈抛物线增加;随着氧化层厚度的增加,铝液温度随着孔隙率的增加而增加变得缓慢。     

高温铝熔体氢含量控制技术

工业生产中铝熔体温度高、在线除气参数不匹配、熔体二次污染是导致铝熔体氢含量高的关键因素,为了降低铝熔体的氢含量,根据现有装备和工艺条件,优化熔炼炉在线除气参数,对铝液流道进行改形和保温处理等,获得了氢含量较低的铝熔体。     

铝熔炼炉燃烧器水平夹角的优化模拟

为提升铝熔炼炉热效率、降低污染物排放和提高熔体质量,在对某厂蓄热式铝熔炼炉热平衡测试的基础上,建立合理的铝熔炼炉模型,提出了优化准则。运用计算流体力学软件Fluent对铝熔炼炉燃烧器不同水平夹角下铝液和炉膛的耦合物理场进行了仿真优化。经过对不同燃烧器水平夹角下的优化分析,结果表明,燃烧器水平夹角为90°时,铝熔炼炉能获得最佳的熔炼性能。     

静置对A356.2铝液化学成分、力学性能及显微组织的影响

本试验中对比了静置炉与塔式熔炼炉对A356.2铝合金液质量的影响,探究了获得高质量铝液的最佳静置处理时间。结果表明,经过静置处理后,与塔式熔炼炉内铝液相比,静置炉内各位置铝液成分更加均匀,温度分层现象得以改善,试棒伸长率相对于塔式熔炼炉内铝液试棒提升了12%。最佳静置时间确定为40 min,铝液静置40 min后,铝液化学成分均匀,元素烧损量小;温度分布均匀,铝液顶层与底层之间温差稳定在15~20℃度内,试棒力学性能最优,晶粒细化效果好,变质完全。     

基于UML的蓄热式铝熔炼炉热平衡计算软件的开发与实例分析

为了快速方便地获得蓄热式铝熔炼炉的热效率及其他技术指标,评价其热工特性,以期找出进一步加强热能利用管理和提高热能利用率途径,利用面向对象的思想,以统一建模语言UML为建模工具,建立了蓄热式铝熔炼炉热平衡计算软件的用户需求模型、静态模型、动态模型和物理模型,最终开发了蓄热式铝熔炼炉热平衡计算软件。并以某厂的蓄热式铝熔炼炉热平衡测试为实例进行热平衡计算,分析其计算结果,提出了提高铝熔炼炉热效率的有效措施。结果表明,该系统可为铝熔炼炉生产提供一种有效的辅助决策手段。采用这种方式开发软件,优化了开发过程,提高了软件的稳定性。     

旋流数对铝熔炼炉熔炼过程的影响

针对现有的圆形铝熔炼炉,结合铝熔炼炉熔炼过程的特点,在铝熔炼炉热平衡测试的基础上,建立了合理的铝熔炼炉数学模型,并运用计算流体力学软件FLUENT实现燃烧空间和熔池的耦合物理场的数值模拟。同时分析了不同旋流数对铝熔炼炉熔炼过程的影响,依据提出的优化准则,确实旋流数大于0.6时能够获得最佳的熔炼性能。     

碳钢热浸扩散渗铝工艺及高温氧化性能的研究

以Q235较理想的热浸镀铝工艺参数为基础,通过二元正交回归试验方法,研究得出较理想的高温扩散渗铝工艺参数,即扩散温度950 ℃,时间6 h.最优工艺参数下表面铝层和扩散铝层的共同厚度为32.8 μm,铁铝化合物的平均厚度为16.8 μm.同时对热浸扩散渗铝试样进行了900 ℃×100 h高温氧化研究,结果表明,采用最优化工艺参数扩散渗铝,所得扩散渗层分布均匀,抗高温氧化性能显著提高.     

1235铝合金铸轧精炼过程中气液相流场模拟

应用Fluent软件对熔炼炉中精炼过程进行了模拟,模拟结果表明氮气口的位置变化对熔炼炉中氮气的分布影响很大。通过增加进气口可以改善型腔中铝液流动,使熔炼炉中氮气的分布更为均匀。氮气与铝熔体的接触面积得到了有效的增大,降低了铝液中氧化物颗粒数,使得铝箔产品品质提高。氮气流的搅拌作用促进了铝液成分和温度均匀,节约了熔炼所消耗的能量。     

熔铝炉设计和炉衬材料的改进

论述了铝熔炼炉炉型的改进,炉村和炉衬部件设计原则及新型耐火材料的应用,铝熔炼炉设计的发展方向。     

我国再生铝熔炼炉的改进方向

通过比较我国再生铝熔炼炉的主要种类和特点,分析使用现状和存在问题,提出了我国再生铝熔炼炉的改进方向。     

A356.2铝合金熔炼过程中锶烧损的研究

对A356.2铝合金锭、熔炼炉中熔体、浇包中熔体以及低压铸造机保温炉中熔体的锶含量进行了对比分析,研究了锶元素在A356.2铝合金熔炼过程中的烧损情况。结果表明,A356.2铝合金中锶在熔炼过程中烧损程度较大,在低压铸造机保温炉中的烧损比熔炼过程中的锶烧损要少,为达到工艺要求可在精炼除气前添加铝-锶合金来调整锶含量。     

Modeling of an aluminum melting process using constructive polynomial functions

Constantly increasing quality requirements and ever-stricter conditions pose difficult challenges for the foundry industry. They must produce the high-quality components demanded by the market at a reasonable cost. Modern technologies and innovative methods help to master this challenge. Until recently, production, from the design of the aluminum melting furnace to daily process, relied largely on traditional methods and experience. However, important data and information about the melting process—for example, the temperatures and the shape of the aluminum block in the furnace—can hardly be obtained with conventional experimental methods, as the temperatures exceed 700 °C. Therefore, this research project investigates the method of monitoring a melting process by means of optical sensors for the first time. The purpose of this paper is to predict the surface shape of the block during the melting process, as it is not possible to maintain a constant monitoring due to the heat and energy loss during measurement Behrens (Einsatz einer Lichtfeldkamera im Hochtemperaturbereich beim Schmelzvorgang von Aluminium, wt Werkstattstechnik online, 2016). To generate the necessary data, a 3D light-field camera is installed on top of an aluminum melting furnace in order to monitor the process. The basic idea is to find a general method for curve modeling from scattered range data on the aluminum surface in 3D space. By means of the (x, y, z) data from the 3D camera, the aluminum surface is modeled as a polynomial function with coefficient derived using various interpolation and approximation methods. This study presents an attempt to find the optimal polynomial function model that describes the aluminum surface during the melting process by interpolation or approximation methods. The best method for curve fitting will be extended and implemented for surface modeling. Based on this method, the melting process can be better controlled while the furnace operates continuously under stable conditions and the efficiency can therefore be increased. The proposed model can be modified for a wide variety of melting furnaces.     

铝熔炼炉的使用和维护

从炉子设计、烘炉制度、装炉制度、炉内净化制度等几个方面阐述了铝厂熔炼炉的使用和维护.     

高温蓄热式锻造加热炉喷口参数的设计

基于传热学及燃烧学,利用有限元分析软件Fluent对某高温蓄热式锻造加热炉内的流场进行了稳态数值模拟研究.通过对烧嘴喷口间距离及喷口角度对炉温及出口烟气浓度的影响分析,获得了加热炉中温度场及污染物的排放情况.结果表明,烧嘴喷口间距离及喷口角度对炉温及污染物的排放量影响均较大;对于本文所研究的某高温蓄热式双室锻造加热炉而言,其最佳喷口间距离为900 mm、最佳喷口角度为0°.     

熔炼铝合金中频无芯感应电炉炉体结构的改进

采用中频无芯感应电炉熔炼铝合金,在熔炼后期,因为感应涡流对铝液的搅拌,致使铝液产生较大的驼峰现象,吸气倾向剧增,导致铝液含气量过高,在铝液完成精炼除气后,铝液中的气体仍然难以彻底去除,从而使生产的铸件产生大量针孔.本研究对中频无芯感应电炉熔炼铝合金的过程进行了较为深刻的分析,阐述了熔炼过程中感应涡流对铝液的搅拌是铝合金中形成针孔的主要原因,以及通过筑炉,调整坩埚位置高度,有效地克服驼峰现象,降低铝液吸气倾向的方法.     

烧嘴对蓄热式铝熔炼炉熔炼过程的影晌

结合蓄热式铝熔炼炉熔炼过程的特点,运用FLUENTUDF和FLUENTScheme混合编程,耦合用户自定义熔化模型和燃烧器换向及燃烧量变化模型,实现了蓄热式铝熔炼炉熔炼过程的数值模拟。依据优化原则,获得了熔炼时间随影响因子的变化规律：熔炼时间随着旋流数、燃烧器倾角、空气预热温度或天然气流量的增加而缩短;熔炼时间随着燃烧器间水平夹角或空燃比的延长,先减小而后增加：熔炼时间随着燃烧器高度的增加而延长。