电渣重熔中渣成分的连续变化对凝固过程影响的数值模拟
发布时间：2021-05-16 09:10
电渣重熔过程为电场、流场、温度场及磁场相互紧密联系的体系。任何参数的变化都会影响其它物理量的变化，对重熔过程产生影响。电渣重熔过程中，渣成分发生连续变化，使渣池的热物性参数也处于不断的变化之中。在重熔过程中，铸锭和结晶器之间会形成一层渣壳。但由于渣池成分变化，渣壳的成分沿高度方向也发生变化，使渣壳沿高度方向导热系数发生变化。渣池及渣壳热物性参数的变化会影响电渣冶金的质量及相应的技术经济指标。所以研究重熔过程中渣池成分变化及渣壳变化对重熔过程的影响有重要意义。基于国内外相关论述和研究，本文用有限元软件ANSYS，从渣池、渣壳的性能变化规律（导热系数、导电系数及渣壳的导热系数变化）方面，就炉渣成分变化对重熔过程的影响进行了研究。通过对未考虑炉渣成分变化及炉渣变化两种情况的比对，揭示了电渣重熔过程炉渣成分变化后熔池、电渣锭中温度场分布、熔池形状、电流密度等的差异，可为进一步提高电渣重熔模拟的准确性及推进电渣重熔工艺优化提供参考。通过研究得到如下主要结论：（1）渣壳从底部向上，沿厚度方向导热系数减小，渣池和熔池内温度升高，对填充比为0.5的模型，3600s时最高温度较渣壳导热系数未发生变化时最...
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
1 绪论
2 文献综述
2.1 电渣重熔技术概述及特点
2.1.1 电渣重熔的基本原理及其特点
2.1.2 电渣重熔产生及应用
2.1.3 电渣重熔技术现状
2.2 电渣重熔过程数值模拟研究状况
2.2.1 概述
2.2.2 电渣重熔过程相关数学模型的研究
2.2.3 电渣重熔凝固过程数值模拟
2.3 研究课题的提出及其意义
2.3.1 论文的研究背景及意义
2.3.2 本论文的研究内容
3 重熔过程中渣成分变化的测定与分析
3.1 引言
3.2 电渣重熔用渣
3.2.1 渣的作用
3.2.2 电渣成分变化对渣性能的影响
3.3 ANF-6 渣成分变化对渣性能影响的变化规律
3.3.1 电导率
3.3.2 粘度
3.3.3 密度
3.3.4 导热性
3.4 渣成分变化对渣壳的影响
3.5 本章小结
4 电渣重熔凝固过程数值模拟基础
4.1 引言
4.2 电渣重熔系统中电场和温度场数学模型
4.2.1 基本假设
4.2.2 偏微分方程组
4.2.3 边界条件
4.3 有限元法变分原理
4.3.1 有限元简介
4.3.2 温度场问题的有限元方法
4.4 电场和温度场耦合的有限元求解
4.4.1 模拟计算中的基本假设
4.4.2 几何模型和材料参数
4.4.3 计算区域网格划分
4.4.4 渣壳导热系数变化及渣池变化的处理
4.4.5 初始条件和边界条件处理
4.4.6 迭代算法
4.5 本章小结
5 重熔过程数值模拟结果及分析
5.1 模拟过程流程图
5.2 模拟温度场结果及分析
5.2.1 重熔过程中代表点温度分布
5.2.2 重熔过程整体温度分布
5.2.3 重熔过程电流密度分布
5.2.4 重熔过程电场分布
5.2.5 重熔过程渣成分变化对熔池形状的影响
5.3 本章小结
6 结论
致谢
参考文献
在校期间研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]CaF2-SiO2-Al2O3-CaO-MgO五元渣系的电导率[J]. 巨建涛,吕振林,焦志远,赵俊学. 钢铁研究学报. 2012(08)
[2]核电用大型钢锭电渣重熔工艺模拟及生产应用[J]. 刘喜海,王君卿,贾维国,高建军,赵林,唐作滨. 铸造. 2010(12)
[3]电渣重熔过程中渣成分变化的研究[J]. 陈艳梅,赵俊学,樊君,崔雅茹,李小明,路晓涛. 特殊钢. 2010(06)
[4]电渣重熔过程中的电磁场和Joule热分析[J]. 王芳,李宝宽. 金属学报. 2010(07)
[5]电渣冶金工艺特点及应用[J]. 王洋,高国才. 冶金设备. 2010(S1)
[6]电渣熔铸中渣池深度对金属熔池深度影响的有限元模拟[J]. 钱凤娟,耿茂鹏,饶磊. 南昌大学学报(理科版). 2006(06)
[7]电渣熔铸过程渣池电场温度场的ANSYS有限元分析[J]. 王安国,张廷安,豆志河. 过程工程学报. 2006(S1)
[8]电渣熔铸过程渣池深度对金属熔池影响的数值模拟研究[J]. 张磊,尧军平,陈炳坤,尧小平. 南昌航空工业学院学报(自然科学版). 2005(02)
[9]热处理工艺参数对42CrMo钢电渣熔铸件力学性能的影响[J]. 王泽华,鲍国栋,张俊新,徐嘉. 机械工程材料. 2005(02)
[10]基于ANSYS的电渣熔铸渣池热电场模拟的载荷处理[J]. 马新生,耿茂鹏,饶磊,尧军平,杨小军. 铸造技术. 2004(12)
博士论文
[1]电渣重熔过程凝固数学模拟及新渣系研究[D]. 董艳伍.东北大学 2008
硕士论文
[1]金属表层电渣加热的机理研究[D]. 张伟.南昌大学 2009
[2]双电渣轧辊复合技术的研究[D]. 赵准.南昌大学 2008
[3]电渣重熔过程磁场和渣池发热的数值模拟[D]. 王岳.东北大学 2008
[4]铸造凝固过程三维温度场及热应力场有限元技术研究[D]. 马兆敏.广西大学 2002
本文编号：3189411
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
1 绪论
2 文献综述
2.1 电渣重熔技术概述及特点
2.1.1 电渣重熔的基本原理及其特点
2.1.2 电渣重熔产生及应用
2.1.3 电渣重熔技术现状
2.2 电渣重熔过程数值模拟研究状况
2.2.1 概述
2.2.2 电渣重熔过程相关数学模型的研究
2.2.3 电渣重熔凝固过程数值模拟
2.3 研究课题的提出及其意义
2.3.1 论文的研究背景及意义
2.3.2 本论文的研究内容
3 重熔过程中渣成分变化的测定与分析
3.1 引言
3.2 电渣重熔用渣
3.2.1 渣的作用
3.2.2 电渣成分变化对渣性能的影响
3.3 ANF-6 渣成分变化对渣性能影响的变化规律
3.3.1 电导率
3.3.2 粘度
3.3.3 密度
3.3.4 导热性
3.4 渣成分变化对渣壳的影响
3.5 本章小结
4 电渣重熔凝固过程数值模拟基础
4.1 引言
4.2 电渣重熔系统中电场和温度场数学模型
4.2.1 基本假设
4.2.2 偏微分方程组
4.2.3 边界条件
4.3 有限元法变分原理
4.3.1 有限元简介
4.3.2 温度场问题的有限元方法
4.4 电场和温度场耦合的有限元求解
4.4.1 模拟计算中的基本假设
4.4.2 几何模型和材料参数
4.4.3 计算区域网格划分
4.4.4 渣壳导热系数变化及渣池变化的处理
4.4.5 初始条件和边界条件处理
4.4.6 迭代算法
4.5 本章小结
5 重熔过程数值模拟结果及分析
5.1 模拟过程流程图
5.2 模拟温度场结果及分析
5.2.1 重熔过程中代表点温度分布
5.2.2 重熔过程整体温度分布
5.2.3 重熔过程电流密度分布
5.2.4 重熔过程电场分布
5.2.5 重熔过程渣成分变化对熔池形状的影响
5.3 本章小结
6 结论
致谢
参考文献
在校期间研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]CaF2-SiO2-Al2O3-CaO-MgO五元渣系的电导率[J]. 巨建涛,吕振林,焦志远,赵俊学. 钢铁研究学报. 2012(08)
[2]核电用大型钢锭电渣重熔工艺模拟及生产应用[J]. 刘喜海,王君卿,贾维国,高建军,赵林,唐作滨. 铸造. 2010(12)
[3]电渣重熔过程中渣成分变化的研究[J]. 陈艳梅,赵俊学,樊君,崔雅茹,李小明,路晓涛. 特殊钢. 2010(06)
[4]电渣重熔过程中的电磁场和Joule热分析[J]. 王芳,李宝宽. 金属学报. 2010(07)
[5]电渣冶金工艺特点及应用[J]. 王洋,高国才. 冶金设备. 2010(S1)
[6]电渣熔铸中渣池深度对金属熔池深度影响的有限元模拟[J]. 钱凤娟,耿茂鹏,饶磊. 南昌大学学报(理科版). 2006(06)
[7]电渣熔铸过程渣池电场温度场的ANSYS有限元分析[J]. 王安国,张廷安,豆志河. 过程工程学报. 2006(S1)
[8]电渣熔铸过程渣池深度对金属熔池影响的数值模拟研究[J]. 张磊,尧军平,陈炳坤,尧小平. 南昌航空工业学院学报(自然科学版). 2005(02)
[9]热处理工艺参数对42CrMo钢电渣熔铸件力学性能的影响[J]. 王泽华,鲍国栋,张俊新,徐嘉. 机械工程材料. 2005(02)
[10]基于ANSYS的电渣熔铸渣池热电场模拟的载荷处理[J]. 马新生,耿茂鹏,饶磊,尧军平,杨小军. 铸造技术. 2004(12)
博士论文
[1]电渣重熔过程凝固数学模拟及新渣系研究[D]. 董艳伍.东北大学 2008
硕士论文
[1]金属表层电渣加热的机理研究[D]. 张伟.南昌大学 2009
[2]双电渣轧辊复合技术的研究[D]. 赵准.南昌大学 2008
[3]电渣重熔过程磁场和渣池发热的数值模拟[D]. 王岳.东北大学 2008
[4]铸造凝固过程三维温度场及热应力场有限元技术研究[D]. 马兆敏.广西大学 2002
本文编号：3189411
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