电渣熔铸过程中渣池热电场耦合模拟研究

电渣熔铸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、本文通过将渣池内的对流传热转化为传导传热问题．在此前提下,对渣池的热电场传输现象进行了分析．同时对自耗电极、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．使用大型有限元分析软件ANSYS对渣池的热电场进行了研究．模拟获得了渣池的电场和温度场分布图．在此基础上研究了两种场的分布特点．同时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．     

电渣重熔过程渣池流场数值模拟

采用商业软件ANSYS和FLUENT建立了电渣重熔过程渣池流场数学模型,分析了电渣重熔过程电磁力和热浮力共同作用下渣池流动行为,以及典型电渣重熔工艺参数（电极形貌、插入深度、填充比和电流强度）对电渣重熔过程渣池内流场的影响规律．结果表明：电磁力有利于渣池内产生逆时针涡流,浮力有利于渣池产生顺时针涡流．电极端部形貌对渣池流动影响较大,当电渣重熔电流均为5000A,频率为50Hz时,平头电极所在渣池内同时存在逆时针涡流和顺时针涡流,锥形电极所在渣池内只存在逆时针涡流．电极填充比和电流都对渣池内流动行为影响较大,减小电极填充比和增大电流强度都会使渣池内逆时针涡流增加．     

电渣熔铸渣池温度场数值模拟研究及解法改进

本文分析了电渣熔铸渣池温度场数值模拟所需的数学基础及其初始条件与边界条件；对国内外电渣熔铸渣池温度场相关数学模型的研究进程作了简要的综述，并进行了适当的评价；在前人研究的基础上，本文利用大型通用有限元软件ANSYS对电渣熔铸渣池温度场做了进一步的模拟研究，并得到初步结果；最后对渣池温度场数值模拟解法作了改进。     

电渣熔铸ZG06Cr13Ni4Mo低碳马氏体不锈钢力学性能研究

对热处理后的电渣熔铸低碳马氏体不锈钢ZG06Cr13Ni4Mo分别进行拉伸试验、冲击试验和硬度试验,利用金相显微镜(OM)观察热处理后的显微组织,应用扫描电镜(SEM)观察拉伸断口和冲击断口,系统研究了电渣熔铸前后低碳马氏体不锈钢的力学性能.通过与电极的对比表明,电渣熔铸低碳马氏体不锈钢的晶粒更加细小,其力学性能优于自耗电极,并且各向异性程度低.     

电渣熔铸低碳马氏体不锈钢内部质量研究

研究了电渣熔铸ZG06Cr13Ni4Mo后的凝固组织及不同位置的二次枝晶间距,以及电渣熔铸前后不同位置夹杂物的数量、尺寸、形貌、成分的变化规律.研究结果表明:电渣熔铸低碳马氏体不锈钢的组织致密均匀,无疏松、气孔等低倍缺陷.电渣熔铸低碳马氏体不锈钢的二次枝晶间距最大值为44.98μm,最小值为31.13μm,明显小于电极中的二次枝晶间距.电渣熔铸过程有利于减小二次枝晶间距,提高组织致密性与均匀性.电渣熔铸锭中夹杂物在面积百分比、最大当量直径和平均直径上均明显小于电极中的夹杂物,电渣熔铸去除夹杂物的效果明显.     

电渣熔铸中熔池深度及其控制的计算机模拟研究

基于一种电渣熔铸凝固结晶过程的三维元胞自动机模型，对电渣熔铸凝固过程进行了计算机模拟－ 就电渣熔铸过程中金属熔池深度的变化以及电极熔速、渣温、铸件尺寸和散热系数对它的影响进行了一系列计算机模拟试验－ 结果再现了电渣熔铸中一些已确认的现象，而对其它未知因素则获得了有意义的明确结果－     

小型电渣重熔连续交替自动进给系统设计与开发

小型电渣重熔自动连铸系统将自耗电极采用两套螺母丝杠传动副交替传送,每套传动副上固定有钳式夹持器,整个系统采用西门子S7-200系列CPU214 PLC进行PID自动控制,可以实现自耗电极的自动交替的连续进给。通过实际应用表明：该系统具有稳定可靠,电极进给平稳,熔铸电流稳定。通过使用特殊模具,亦可以熔铸出复杂的电渣熔铸件。     

电渣重熔过程中氧含量的控制

电渣重熔钢锭中的氧主要来源于自耗电极中的原始氧、在电极制造和重熔时渣池上方电极表面生成的氧化铁皮、渣料带入的不稳定氧化物和电渣重熔过程中气氛中的氧，为了有效地控制电渣锭中的氧含量，必须使用复合脱氧剂对自耗电极进行终脱氧，对自耗电极表面进行处理，严格控制渣中不稳定氧化物的含量，以及降低电渣重熔过程中气氛中的氧分压．     

导电结晶器电渣重熔空心钢锭电场和温度场的数值模拟

建立了导电结晶器电渣重熔空心钢锭的数学模型.利用有限元软件ANSYS对导电结晶器电渣重熔空心钢锭进行了稳态的电热耦合分析,计算了不同供电方式对电渣重熔空心钢锭体系温度场的影响,进而分析了体系电场和温度场分布对空心钢锭质量的影响.不同供电方式对重熔体系电场、温度场影响的计算结果表明:采用外结晶器导电的电极,能促进电渣池温度均匀,进而使金属熔池更加浅平、均匀.     

金属表层电渣加热机理的模拟与试验研究

金属表层电渣加热是一种新型的金属表层加热技术.借用ANSYS商业软件,通过数值模拟和金属表层电渣加热试验,研究r金属表层电渣加热的机理.在电渣加热过程中,渣池中的电场、电位和电流密度都是影响渣池中金属表层温度场的主要因素.模拟和试验结果表明,在金属表层电渣加热过程中,渣池中的电极和被加热金属之间产生的高密度电流,成为使金属表面迅速升温的高热源区,这种金属表层加热技术具有加热速度快、节能等特点,为金属材料的复合和金属的表面处理开辟了一条新的加热途径.     

EDMn-A-16高锰钢堆焊焊条的研制及测试

针对高锰钢堆焊及补焊,设计、试制了ＥＤＭｎ － Ａ－ １６ 高锰钢堆焊焊条,并且对焊条的工艺性能及使用性能进行了测试研究。该焊条采用ＣａＯ—ＣａＦ２ —ＳｉＯ２ 碱性低氢型渣系,具有熔渣氧化性低,熔敷金属的硫、磷含量低,含氢量也很低等优点。测试结果表明：焊条的工艺性能良好,工艺适应性强,熔敷金属抗热裂性好,加工硬化后硬度是原来的三倍多,加工硬化效果显著,耐磨性好     

电极参数对石墨化电炉热电场的影响

建立了连续式石墨化电炉电场、温度场的计算模型,利用数值计算方法对其石墨化过程进行了热电耦合计算,得到炉内电场、温度场的分布规律。结果表明,电炉的发热区域主要集中在两电极之间;电场强度、电流分布趋势相同,两者高值均分布在电极附近;高温区域主要分布在两电极间中下部,温度可达到2 400.0 ℃以上,但其高温区域分布大小、温度峰值与电极参数有直接关系;随着电极间距的缩小,高温区域扩大,温度峰值升高,且温度升高幅度随着电极间距的缩小而增加;随着电极直径的增加,高温区域扩大,温度峰值升高,温度升高幅度随着电极直径的增加而增加;随着电极深入物料长度的增加,高温区域扩大,温度峰值升高,但温度升高幅度随着电极深入物料长度的增加而降低。     

基于有限差分法的单晶热型连铸凝固过程的数值模拟

采用有限差分法对金属单晶热型连铸凝固过程的温度场进行数值模拟,对不同工艺组合下的液固界面曲线进行分析和比较,确定了连铸速度、冷却水流量、冷却距离、铸型温度等主要工艺参数对液固界面位置和形状的影响,其中连铸速度对凝固界面形状的影响不大,但对其位置的影响较大;改变冷却水流量和冷却距离均可调节冷却强度,相比之下,冷却距离对液固界面的影响更大;铸型温度对固液界面位置的影响较大,应进行准确控制。实际操作中可采用较小的冷却距离,同时适当提高连铸速度,保持铸型温度略高于金属熔点。     

ZG1Cr18Ni9Ti的熔炼工艺探索

在100 kg中频快速熔炼炉中,为了减少ZG1Cr18Ni9Ti因熔炼原因造成的夹渣和气孔缺陷,在熔炼操作工艺上,改变了金属钛的加入方法,将传统的一次终脱氧改为两次,严格控制金属钛的加入时机和加入温度,控制金属钛加入后至钢水浇铸完成的时间,按照＂高温出炉、低温浇铸＂的原则,根据产品结构,配合适当的壳模焙烧温度和壳模出炉时间,生产出了外观质量较高的ZG1Cr18Ni9Ti硅溶胶熔模精密铸造零件.     

硬铝合金半连续铸造过程数值模拟及裂纹倾向性研究

对凝固过程中流场、应力场、温度场及微观组织形态进行数值模拟,能帮助工艺设计人员分析不同时刻凝固过程的温度分布、金属流态、结晶晶粒尺寸、应力分布等重要物理参数,从而预测疏松、偏析、夹杂及热裂纹等缺陷.在结晶器下方设置区域冷却装置,控制区域冷却装置刮水板的作用位置,能够阻挡冷却水沿铸锭下流,实现区域冷却的效果.通过研究温度场、应力场分布规律,分析铸锭裂纹产生的原理,能够从宏观上阐明铸锭内部裂纹的形成原因及寻找有效的调节控制方法.     

直流电弧炉熔池内电磁流体流动与传热的数值模拟

建立了描述直流电弧炉内磁场强度、电流密度、速度场、温度场的数学模型。数值求解控制方程，绘制了描述３０ｔ直流弧炉熔池的磁场强度、电流密度、洛仑兹力、流函数、速度及温度分布曲线，预示与测定的温度场相符合，计算的循环流量与有关文献的相一致。     

X射线荧光光谱法测定连铸保护渣的化学成分

根据连铸保护渣成分及试样特点,对试样预处理、试样熔融条件、熔制程序及干扰校正等进行试验研究,运用X射线荧光光谱法测定连铸保护渣中主要化学成分的含量。测定结果显示,各成分校准曲线相关系数大于0.999,相对标准偏差小于0.5%,与化学法对照结果无显著差异。