工艺参数对电渣重熔空心钢锭凝固过程影响的数值模拟

凝固过程的控制对于保证和提高钢锭的质量十分重要,电渣重熔空心钢锭过程的凝固控制主要是对电渣重熔过程中金属熔池形状和深度进行控制,尤其以熔池深度作为凝固控制的主要参数.本文基于ANSYS和CFX软件对电渣重熔空心钢锭的凝固过程进行数值模拟研究,通过改变渣池深度、电极插入深度、电极布置方式来比较不同工艺参数对电渣重熔空心钢锭金属熔池形状的影响.模拟结果表明,在相同输入功率下,随着渣池深度的增加,金属熔池逐渐变浅;随电极插入深度的加深,金属熔池逐渐变深;十电极布置方式比八电极布置的金属熔池深,但渣/金界面的温度变化相对较小.     

工艺参数对电渣重熔过程影响的数值模拟研究

电渣重熔是生产高端材料的重要手段之一,其工艺参数对重熔过程及最终产品质量具有重要的影响。本文应用ANSYS软件对电渣重熔生产80 t钢锭体系进行了数值模拟和分析,研究结果表明:电渣重熔过程中工艺参数影响重熔过程,渣池深度和电流等工艺因素对金属熔池具有重要影响。     

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5 000 A,频率为50 Hz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.     

电渣重熔GH984G定向凝固组织CAFE法模拟

 电渣重熔凝固组织的控制直接关系到高温合金的品质与实际生产应用。针对电渣重熔GH984G的定向凝固过程,同时考虑传热和溶质扩散,基于CAFE法与C语言结合,建立了三维电渣重熔凝固过程组织演变的CAFE模型,并对凝固过程温度场和凝固组织演变进行模拟预测。结果表明,铸锭温度场和熔池深度都是首先为较浅平状态,然后不断加深至最后稳定;在电极熔化初始,金属熔池浅平,枝晶生长方向是竖直向上,之后金属熔池不断加深,底部竖直向上的柱状晶方向变为斜向上约26°。同时在铸锭的中心线上出现了等轴晶,等轴晶形核长大后与柱状晶镶嵌生长。此外,随着电极熔速变大,渣金界面上涨速度也随之变大,且熔池深度相应变宽变深。模拟结果与试验结果基本吻合,从而验证了模型与形核参数的适用性。     

电渣重熔精炼过程数值模拟研究进展

电渣重熔技术在高品质特殊钢的生产中占据重要地位.由于电渣重熔过程的复杂性以及现场测量条件的限制,数值模拟已成为解析其过程现象和机制的必要手段.主要综述了电渣重熔过程数值模拟的研究进展,包括电磁场、流场、传热、凝固、宏观偏析、精炼反应和夹杂物去除等,还涉及到了导电结晶器、旋转电极、加压电渣重熔、电渣接续制备双合金和电渣重...     

基于数值模拟的镍基高温合金电渣重熔工艺优化

利用MeltFlow软件对镍基高温合金电渣重熔过程进行数值模拟计算,探究了电渣重熔过程中温度场、流场、熔池形貌及微观组织的分布特点,通过工业试验验证模拟的准确性,定量分析熔速对熔炼过程的影响规律,提出了一种改善铸锭凝固质量的工艺优化方法。结果表明,渣池内的温度相对较高且分布均匀,熔池形貌近似“V”型。铸锭一次枝晶间距从中心到边缘沿径向逐渐减小,而二次枝晶间距没有明显差别。对比试验数据,数值模拟结果误差较小,可以准确预测镍基高温合金电渣重熔过程中的熔池形貌和枝晶间距。随着熔化速率的减小,金属熔池深度降低,ESR铸锭二次枝晶间距逐渐减小,且宏观偏析程度得到改善,黑斑产生概率逐渐降低。控制熔化速率由0.47 kg/min降低至0.45 kg/min,有利于获得凝固质量较好的镍基高温合金电渣重熔铸锭。     

电渣重熔工艺参数变化对钢成分的影响

本文总结了不同条件下电渣重熔30Ni4MoCuVA钢的生产指标,通过大量生产数据分析指出,不同环境条件下在不同电渣重熔炉内电渣重熔30Ni4MoCuVA钢时,去除有害杂质(S、P、O2、N)的钢水精炼率指标不同、钢中S i和A l等元素也相应发生变化,由此明确了钢水氧化-还原过程和脱硫等实际重要电渣工艺参数。     

电渣重熔钢锭凝固过程数学模拟软件

建立了钢锭凝固过程数学模型,采用控制容积积分法离散模型方程,利用附加源项法解决冷却边界的计算,用Visual Basic语言编制了计算程序和界面.模拟分析了45号碳素结构钢的电渣重熔钢锭凝固过程.模拟结果与实验结果较吻合,这表明该软件可用于实际电渣熔铸生产过程中钢锭的凝固实时分析及控制.     

电渣重熔过程渣/金界面行为的模拟

建立了电渣重熔体系下三维数学模型,以电渣重熔渣池、钢液为研究对象,利用Fluent商业软件,基于VOF多相流模型,对电渣重熔系统渣金两相流场进行模拟计算.计算结果表明:熔炼初期,金属电极采用薄膜熔化,从两端开始熔化并以小液滴的形式掉落,随着熔炼的进行,电极中部也开始产生小熔滴,最终在中心处形成一个大熔滴掉落,此后进入稳定熔炼期.对比不同电极端部形状,电极端部为圆头时比电极端部为平头时熔滴更容易在电极中心汇聚,渣金界面波动更大;对比不同电极插入深度,插入位置浅,熔滴通过渣层时间长,渣金界面波动更大;对比不同熔速,熔速为0.15 kg/s时,熔滴产生后,一滴一滴不连续掉落,这样熔滴可以与渣充分反应;加大熔速至0.20 kg/s时,可见熔滴成股流下,大熔速下,熔滴进入金属熔池时速度较大,渣金界面波动更大.     

不同工艺参数下电渣重熔过程的数值模拟

为研究工艺参数对电渣重熔过程的影响,建立了能够考虑电磁现象并耦合动量和热量传输的三维瞬态数学模型,运用商业软件Fluent进行了模拟研究,计算值与测量值吻合较好。模拟结果表明:在极间距相同的2种工况下,监测点的电流密度值基本相同,说明当渣池深度变化时,可以通过调节电极浸入深度,以符合设定的操作制度。电势降主要发生在渣池区域,渣金界面处的电压仅为0.1V;焦耳热最大值出现在电极端角与渣池接触区域,最小值出现在渣金界面;电磁力最大值出现在电极边角附近,随着纵向深度增加,轴向分量越来越小。极间距为20mm时,电极端角与渣池接触区域的速度和温度均出现最大值,金属熔池深度也最大,其大小分别为0.045m/s,2 250K,41.5mm。     

Numerical simulation of inclusion movement in electroslag remelting process

A comprehensive three- dimensional mathematical model, which adopted the Euler- Lagrange approach, was developed to study the motion of inclusions in electroslag remelting (ESR) process. The gravity, buoyancy, drag, added mass, lift and electromagnetic pressure forces were taken into account for the solution of inclusion trajectories. Due to the great difference between the conductivity of non- metallic inclusion and molten metal, the non- metallic inclusion would be drove to migrate to the mold wall by the electromagnetic pressure force. The movement behavior and removal rate of inclusions with different diameters were investigated in detail while the current ranged from 1200A to 1800A. The results show that more than 90% inclusions are captured by the top surface of the slag pool and the slag/mold wall. Only a small part of the inclusions are still suspended in the slag, and less than 4% inclusions would pass through slag/metal interface and enter into the metal pool. The removal rate of inclusions with larger diameter is higher than that of smaller diameter in the remelting process. With the increase of the current intensity, the removal rates of the inclusions with all diameters increase.     

旋转电极电渣重熔过程电极熔速的理论解析

摘要：旋转电极电渣重熔通过改变结晶器内熔体的流动和传热规律,增强了渣池与电极间的对流换热,在提高电极熔化速率和生产效率方面具有巨大潜力。提出了电渣重熔过程电极熔化速率的求解方法,并考虑了电极旋转时的强制对流,基于多物理场耦合模型预测了电极直径、转速对电极熔化速率的影响规律。结果表明,随着转速提高,金属液滴由从电极中心滴落向电极边缘滴落转变,高温区由渣池外侧向渣池中心移动。当转速从0增大至90r/min,55mm直径电极的熔化速率从7.90g/s增大至9.68g/s,对比固定电极,转速为90r/min时,生产效率最多提高了22.5%;进一步增大转速,电极熔化速率反而减小。存在一个最佳转速可使熔化速率达到最大,且该最佳转速随着电极直径的增大而减小。     

真空自耗熔炼过程宏观偏析的数值模拟

基于国内某特钢厂真空自耗生产过程,利用ProCAST软件建立三维熔炼模型,研究了不同电流强度和熔速对铸锭熔池形状和宏观偏析的影响规律.铸锭侧面表层基本不发生宏观偏析,铸锭1/4处偏析度约为1.03的正偏析,铸锭中心处由于枝晶沉降形成偏析度为0.96的负偏析.电流强度从4kA增加至8kA,熔滴滴落温度增加,熔池深度加深,...     

镍基高温合金真空自耗数值模拟

摘要：基于某特钢厂生产过程,对镍基高温合金的真空自耗过程进行数值模拟,研究了不同电流强度、熔速和通入氦气对铸锭Nb元素宏观偏析、黑斑形成的影响规律。铸锭在顶部和1/4处产生较为严重的宏观偏析。随着熔炼电流强度增加,铸锭顶部的磁场增加,顶部宏观偏析和1/4处黑斑逐渐加重。随着熔速的增加,熔池深度增加,铸锭顶部的Nb元素偏析加重,铸锭1/4处黑斑增加。熔炼时通入氦气,铸锭冷却速率大幅度提高,铸锭的元素偏析程度和黑斑明显减少,且最大偏析部位向铸锭顶部移动。     

Numerical simulation of vacuum arc remelting nickel based superalloy

Based on the process in a special steel plant, the vacuum arc remelting process of nickel based superalloys was simulated to investigate the effect of current intensity, melting rate, and helium gas cooling on macrosegregation of Nb and formation of freckles. The ingot has severe macrosegregation in the upper and 1/4 part of the ingot. With the current intensity increasing, the magnetic field in the upper part of the ingot increases, and macrosegregation and freckles increase gradually both in the upper and 1/4 part of the ingot. With the melting rate increasing, the depth of the molten pool increases, the macrosegregation of Nb increases in the upper part of the ingot, and the freckles increase significantly in the 1/4 part of the ingot. When helium is introduced into the ingot during smelting, the cooling rate increases greatly, the macrosegregation and freckles reduce significantly in the ingot, and the maximum segregation position moves to the top of the ingot.