电渣重熔过程中夹杂物运动行为以及电极氧化的数值模拟
发布时间：2021-01-14 15:39
电渣重熔是一种在初炼基础上进一步精炼提纯钢或合金的二次精炼方法。通过重熔工艺所得钢锭组织致密、成分均匀、纯净度较高。随着科学技术的进步和现实社会的快速发展,对钢的质量和性能的要求也逐渐提高。钢的性能主要取决于其化学成分和组织结构,而非金属夹杂物严重影响着钢基体的组织结构。因此重熔过程中夹杂物的运动行为进行研究对夹杂物的去除具有重大意义。基于国内外相关论述和研究,本文采用有限体积法建立了电渣重熔过程三维非稳态数学模型,在考虑电磁场、渣金两相流场、温度场和凝固组织的基础上,运用欧拉-拉格朗日方法,跟踪夹杂物在电渣重熔过程中的运动轨迹和去除情况,并且考虑了电磁压力对夹杂物运动的影响,计算了不同粒径的夹杂物在不同电流强度下的去除率。同时,对不同电流强度下的电极氧化情况进行了模拟,得出电极氧化生成FeO在熔渣中的分布情况以及FeO的生成速率。所得结论如下:（1）电极中的非金属夹杂物受到电磁力,浮力,重力,曳力,升力以及附加质量力,随熔渣运动,最终大部分的夹杂物分别在渣池与空气接触面和渣池与结晶器侧壁接触面被捕获,小部分夹杂物仍在渣中随熔渣运动,极少数夹杂物会穿过凝固界面,进入钢锭中。（2）直径大...
【文章来源】：武汉科技大学湖北省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电渣重熔系统示意图
图 1.2 电渣重熔钢液的形成过程冶金工作者[45-46]认为，重熔过程中去除非金属夹杂物的途径主要是通过夹杂物金属熔池上浮进入渣池而被去除，同时引用 Stokes 公式用于夹速度的计算为：2M I2 1( )9V g r d d （1-1
第二章 电渣重熔过程中的数学模型熔是典型性的非稳态过程，涉及到电流的变化、电极与渣池顶。同时在重熔过程中伴随着许多复杂的物理现象，如渣金两相相传热、传质、凝固结晶和电磁场的交变互感等。究中，建立重熔过程中三维非稳态多物理场耦合数学模型。基法，简化 Maxwell 方程组得到熔渣和金属熔池中电流密度和磁洛伦兹定律和焦耳定律计算得到洛伦兹力和焦耳热的分布，并项加入到动量与能量方程组的计算中，同时考虑重熔过程中流相互作用。运用 VOF 两相流模型分析渣金两相之间的动量和场、温场和电磁场计算的基础上，运用 Euler-Lagrange 方法跟程中的运动轨迹以及去除情况。计算电极氧化生成 FeO 速率渣池中 FeO 分布情况。模拟计算电渣重熔过程中夹杂物和电图如图 2.1 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]单缸联合循环汽轮机整锻转子与焊接转子材料研究[J]. 庞庆,彭建强. 汽轮机技术. 2015(03)
[2]高参数大容量汽轮机焊接转子[J]. 庞庆,彭建强,孙秀萍. 汽轮机技术. 2014(06)
[3]Macro-and Microstructure Evolution of 5CrNiMo Steel Ingots during Electroslag Remelting Process[J]. Lei RAO,Jian-hua ZHAO,Zhan-xi ZHAO,Gang DING,Mao-peng GENG. Journal of Iron and Steel Research（International）. 2014(07)
[4]第二代液态电渣冶金技术的发展[J]. 姜周华,Lev Medovar,Ganna Stovpchenko,董艳伍,臧喜民,刘福斌. 钢铁研究学报. 2013(03)
[5]特殊钢特种冶金技术的新发展[J]. 姜周华,董艳伍,李花兵,臧喜民. 中国冶金. 2011(12)
[6]真空电渣重熔的冶金特性[J]. 刘喜海,刘景远,单丹阳,徐成海. 真空. 2011(05)
[7]25t单相复合式电渣重熔炉的设计与应用[J]. 宋军,张晶晶,王帅,郑力燊. 冶金设备. 2011(S1)
[8]钢氧化特性的研究动态[J]. 欧阳德刚,蒋扬虎,罗安智. 工业加热. 2007(06)
[9]A CELLULAR AUTOMATON-APPROACH TO SIMULATION OFGRAIN STRUCTURE DEVELOPMENT INELECTROSLAG CASTING[J]. X.Q. Wei and L. Zhou School of Mechanical Electrical Engineering and School of Chemistry and Materials Science, Nanchang University, Nanchang 330029, China Manuscript received 30 July 1999. Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2000(02)
[10]电渣熔铸中熔池深度及其控制的计算机模拟研究[J]. 魏秀琴,周浪,耿茂鹏. 南昌大学学报(工科版). 1999(04)
硕士论文
[1]非稳态电渣重熔过程电磁场与温度场的研究[D]. 王子坤.东北大学 2014
[2]超强结构钢的冶金工艺研究[D]. 张伟.江苏科技大学 2010
本文编号：2977109
【文章来源】：武汉科技大学湖北省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电渣重熔系统示意图
图 1.2 电渣重熔钢液的形成过程冶金工作者[45-46]认为，重熔过程中去除非金属夹杂物的途径主要是通过夹杂物金属熔池上浮进入渣池而被去除，同时引用 Stokes 公式用于夹速度的计算为：2M I2 1( )9V g r d d （1-1
第二章 电渣重熔过程中的数学模型熔是典型性的非稳态过程，涉及到电流的变化、电极与渣池顶。同时在重熔过程中伴随着许多复杂的物理现象，如渣金两相相传热、传质、凝固结晶和电磁场的交变互感等。究中，建立重熔过程中三维非稳态多物理场耦合数学模型。基法，简化 Maxwell 方程组得到熔渣和金属熔池中电流密度和磁洛伦兹定律和焦耳定律计算得到洛伦兹力和焦耳热的分布，并项加入到动量与能量方程组的计算中，同时考虑重熔过程中流相互作用。运用 VOF 两相流模型分析渣金两相之间的动量和场、温场和电磁场计算的基础上，运用 Euler-Lagrange 方法跟程中的运动轨迹以及去除情况。计算电极氧化生成 FeO 速率渣池中 FeO 分布情况。模拟计算电渣重熔过程中夹杂物和电图如图 2.1 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]单缸联合循环汽轮机整锻转子与焊接转子材料研究[J]. 庞庆,彭建强. 汽轮机技术. 2015(03)
[2]高参数大容量汽轮机焊接转子[J]. 庞庆,彭建强,孙秀萍. 汽轮机技术. 2014(06)
[3]Macro-and Microstructure Evolution of 5CrNiMo Steel Ingots during Electroslag Remelting Process[J]. Lei RAO,Jian-hua ZHAO,Zhan-xi ZHAO,Gang DING,Mao-peng GENG. Journal of Iron and Steel Research（International）. 2014(07)
[4]第二代液态电渣冶金技术的发展[J]. 姜周华,Lev Medovar,Ganna Stovpchenko,董艳伍,臧喜民,刘福斌. 钢铁研究学报. 2013(03)
[5]特殊钢特种冶金技术的新发展[J]. 姜周华,董艳伍,李花兵,臧喜民. 中国冶金. 2011(12)
[6]真空电渣重熔的冶金特性[J]. 刘喜海,刘景远,单丹阳,徐成海. 真空. 2011(05)
[7]25t单相复合式电渣重熔炉的设计与应用[J]. 宋军,张晶晶,王帅,郑力燊. 冶金设备. 2011(S1)
[8]钢氧化特性的研究动态[J]. 欧阳德刚,蒋扬虎,罗安智. 工业加热. 2007(06)
[9]A CELLULAR AUTOMATON-APPROACH TO SIMULATION OFGRAIN STRUCTURE DEVELOPMENT INELECTROSLAG CASTING[J]. X.Q. Wei and L. Zhou School of Mechanical Electrical Engineering and School of Chemistry and Materials Science, Nanchang University, Nanchang 330029, China Manuscript received 30 July 1999. Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2000(02)
[10]电渣熔铸中熔池深度及其控制的计算机模拟研究[J]. 魏秀琴,周浪,耿茂鹏. 南昌大学学报(工科版). 1999(04)
硕士论文
[1]非稳态电渣重熔过程电磁场与温度场的研究[D]. 王子坤.东北大学 2014
[2]超强结构钢的冶金工艺研究[D]. 张伟.江苏科技大学 2010
本文编号：2977109
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