固定自耗电极填充法熔铸铸锭渣沟形成过程的研究

发布时间：2020-06-07 10:20

【摘要】：电渣熔铸是一种新型高品质铸件生产方法,它以铸件组织纯净均匀等优点而著名。但是,到目前为止电渣熔铸法铸造形状复杂的铸件仍面临着成型难的问题。固定自耗电极填充法熔铸是依靠传统电渣熔铸而改进的能够增强铸件成型性的新型方法,与传统电渣熔铸方法相比固定自耗电极填充法电渣熔铸改单电极为双电极,能够增强电渣铸件的成型性,但是这种方法由于固定电极的电流不稳定,在固定电极一侧极易产生渣沟,影响铸锭的使用。在固定自耗电极填充法电渣熔铸实验中,我们观察到铸出的400mm×60mm×260mm的铸锭固定电极一侧的中上部确实形成了许多条渣沟,这也说明铸件的渣沟对于固定自耗电极填充法电渣熔铸来说是一个急需解决的问题。针对上述问题,本论文参考前人经验,根据电渣实验的工艺参数及实验数据,采用了可以模拟固定自耗电极填充法熔铸过程温度场的数学模型,模拟了熔铸过程的温度场。结合电渣熔铸铸件渣沟形成原理,找出了用模拟结果温度场表示铸锭渣沟的方法,得到了模拟的渣沟。模拟结果与实验结果对比表明,模拟的固定电极对应的铸锭截面上的渣沟与实验铸锭渣沟的形状尺寸基本吻合,这证明本论文的模拟方法可用于其他电渣熔铸铸件渣沟的模拟。通过改变电极加载电流的模拟结果可知,固定电极加载的电流波动、移动电极加载恒定电流都对固定电极中部对应的铸锭截面上的渣沟尺寸有影响。固定电极加载电流波动幅、移动电极加载电流值不影响渣沟的宽度,但是影响着渣沟的深度。固定电极加载电流波动幅度越小、移动电极加载电流值越大,渣沟越浅,对于本实验设置的厚度为60mm板形铸锭,当移动电极加载的电流大于等于2750A时,铸锭表面不会形成渣沟。通过改变渣层厚度的模拟结果可知,当渣层厚度增加时会使渣沟的深度和宽度都减小,且当渣层厚度大于62.5mm时,在铸锭固定电极一侧位置不会形成渣沟。
【图文】：

电渣熔铸,自耗电极,充填法,异形铸件

图 1.3 固定自耗电极充填法异形铸件的电渣熔铸troslag smelting casting of special-shaped casting by the method oelectrode filling究内容主要包括以下五个部分：固定自耗电极充填法电渣熔铸数学模型，确定用模拟。实验参数进行电渣熔铸渣沟的数值模拟。固定自耗电极充填法电渣熔铸实验。出的渣沟与实验渣沟对比，验证模拟程序的准确性。拟工艺参数进行后续模拟，研究工艺参数对电渣熔铸

物理模型

所以在建模时只能建立需要研究的熔铸过程某个时刻电渣系统的模型。如图2.3（a）。另外，由于模拟过程中需要把地球的磁场考虑进去，所以在建模的时候模型外围需建有一定厚度的空气层，根据 ANSYS 规则，空气层模型半径一般为内部模型最大长度尺寸的 3 到 5 倍，如图 2.3（b）。（a）电渣系统物理模型（b）电渣系统空气模型图 2.3 建立物理模型Fig. 2.3 The establishment of physical model2.5.2 网格划分建好物理模型后，需要进行网格划分才能用于有限元计算，由于本论文模拟的是渣沟，渣沟尺寸很小，需要有限元网格更密集。在网格划分时，由于模拟的模型各部分多为规则的六面体形状，根据模拟网格划分规则，采用正六面体网格以扫略的方式进行网格划分，细化时采用网格划分工具里单元尺寸控制的方式进行网格加密，把全局控制单元边长由默认改为 0.01，如图 2.4 所示。2.5.3 加载求解ANSYS 模拟加载时可以选择加载在实体模型上或是有限元模型节点上，而本论文模拟中由于关键点上的载荷很难施加上去不适用实体模型的加载，所以选择将载荷施加在节点上，对分析计算没有影响。在加载时我们根据电渣熔铸实验条件，电极顶部加载相应电流，铸锭底部加载 0 电压，，在定义空气层的电磁边界条件等电磁分析和温度分析，如图 2.5（a）所示。在铸锭渣池表面加载热辐射；电极侧面加载空气对流；渣池、铸锭与结晶器接触面加载热传导系数；电极顶部及铸锭底部加载温度及热传导。加载时尽量靠近实际情况
【学位授予单位】：辽宁工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TF142

【相似文献】