管式电极电渣重熔多物理场与大钢锭凝固控制的新型热封顶技术
发布时间：2021-12-11 23:13
电渣重熔工艺,是一种金属以及合金的特殊冶炼方法,这种方法将金属的精炼和凝固成型两道工艺集于一身,并具备提高金属纯净度和改善凝固结晶组织的双重功效。但随着工业的迅速发展,对钢锭质量的要求越来越高,传统电渣重熔的产品仍存在偏析、组织粗大和缩孔疏松等缺陷,针对这一问题,本文提出了管式电极在电渣重熔中的应用,通过数值模拟手段,计算了管式电极电渣重熔中的多物理场分布,并与传统单电极电渣重熔做了对比研究,通过比较发现管式电极电渣重熔具有改善重熔工艺,提高钢锭质量的优点,同时,本课题还对管式电极参数做了优化分析,为实际生产提供了有效预测和理论支持,主要研究结论为:（1）在保证自耗电极过流面积相等,加载条件相同的情况下,通过对管式电极电渣重熔和实体单电极电渣重熔的对比发现,由于自耗电极形貌的不同,二者电流在电极底部的发散形式不同,导致在焦耳热功率密度分布上存在很大的差别,相对实体单电极电渣重熔,管式电极电渣重熔系统渣池中心的焦耳热降低,靠近渣池外表面的焦耳热升高,最大值仍分布在电极底部与渣池接触处的角部位置,最大值相对较低。（2）在相同的散热条件下,管式电极电渣重熔和实体单电极电渣重熔温度分布最大的不...
【文章来源】：东北大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：108 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１电渣重熔（ＥＳＲ）系统示意图??Ｆｉｇ．?１．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＥＳＲ?ｓｙｓｔｅｍ??随着科学技术的迅速发展，各类冶金工艺也都在实现着自身的突破，但相对于传统??
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重熔钢锭相比在各方面都还有差距。电渣热封顶工艺特别适合大型钢锭和大铸件的生产，??钢锭或铸件越大，采用电渣热封顶工艺的效果越好，其经济效益越高。??电渣热封顶系统如图１．３所示。其工作工程与电渣重熔相似，电渣热封顶的设备为??普通的电渣炉，将常规冶炼的钢水浇入钢锭模后，在锭模上方安装特制的冒口，加入渣??料，插入电极即可实现电渣加热保温过程。一般电渣热封顶使用的电极有两种：（１）石??墨电极。采用石墨电极的电渣热封顶工艺主要起加热保温作用，可以消除钢锭或铸件中??心区域的疏松和缩孔，但由于没有向钢锭或铸件提供额外的金属，金属凝固后会在顶部??出现一个凹坑。（２）金属自耗电极。采用金属自耗电极的电渣热封顶工艺在对冒口进行??加热保温的同时，电极熔化的金属可以对钢锭或铸件的收缩进行补充，另外进入钢锭的??金属熔滴也是向钢锭传热的热源，对钢锭凝固时的热状态有较大影响。??厂￣￣????ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ?—??／?ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ?ｃａｐ??Ｐ〇Ｗｅ＾?Ｓｌａ§＾？??ｌｉｆｔｉｎｇ?ｌｕｇ??ｌａｒｇｅ?ｉｎｇｏｔ?—??ｍｏｌｄ??—??图１．３电渣热封顶（ＥＳＨＴ）系统示意图??Ｆｉｇ．?１．３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＥＳＨＴ?ｓｙｓｔｅｍ??金属在凝固过程中，从液态转变为固态及从高温固体冷却到低温会产生体积收缩，??－４－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]电加热冒口在铸钢轧辊生产中的应用[J]. 张杰. 铸造. 2011(12)
[2]电渣冶金的发展历程、现状及趋势[J]. 李正邦. 材料与冶金学报. 2011(S1)
[3]电渣重熔过程中焦耳热与温度场的有限元分析[J]. 单美龙,王芳,李宝宽,陈瑞,宋照伟. 材料与冶金学报. 2011(S1)
[4]多电极电渣重熔系统电磁场和焦耳热场研究[J]. 王芳,李宝宽,陈瑞,赵林. 材料与冶金学报. 2011(S1)
[5]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)
[6]基于ANSYS轧辊表面电渣加热渣池热电场模拟研究[J]. 罗丽萍,耿茂鹏,徐万里,唐建军,张伟. 铸造. 2009(04)
[7]大型铸钢支承辊电加热冒口工艺的计算机模拟[J]. 陈露贵,康秀红,夏立军,李殿中. 铸造. 2008(08)
[8]电渣冶金的回顾与展望[J]. 李正邦. 特殊钢. 1999(05)
[9]国外大型锻件用的钢锭的生产技术发展概况[J]. 曾祖良. 大型铸锻件. 1986(03)
[10]大型钢锭的电渣补注[J]. 周钧禾. 机械工程材料. 1979(05)
本文编号：3535572
【文章来源】：东北大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：108 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１电渣重熔（ＥＳＲ）系统示意图??Ｆｉｇ．?１．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＥＳＲ?ｓｙｓｔｅｍ??随着科学技术的迅速发展，各类冶金工艺也都在实现着自身的突破，但相对于传统??
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重熔钢锭相比在各方面都还有差距。电渣热封顶工艺特别适合大型钢锭和大铸件的生产，??钢锭或铸件越大，采用电渣热封顶工艺的效果越好，其经济效益越高。??电渣热封顶系统如图１．３所示。其工作工程与电渣重熔相似，电渣热封顶的设备为??普通的电渣炉，将常规冶炼的钢水浇入钢锭模后，在锭模上方安装特制的冒口，加入渣??料，插入电极即可实现电渣加热保温过程。一般电渣热封顶使用的电极有两种：（１）石??墨电极。采用石墨电极的电渣热封顶工艺主要起加热保温作用，可以消除钢锭或铸件中??心区域的疏松和缩孔，但由于没有向钢锭或铸件提供额外的金属，金属凝固后会在顶部??出现一个凹坑。（２）金属自耗电极。采用金属自耗电极的电渣热封顶工艺在对冒口进行??加热保温的同时，电极熔化的金属可以对钢锭或铸件的收缩进行补充，另外进入钢锭的??金属熔滴也是向钢锭传热的热源，对钢锭凝固时的热状态有较大影响。??厂￣￣????ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ?—??／?ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ?ｃａｐ??Ｐ〇Ｗｅ＾?Ｓｌａ§＾？??ｌｉｆｔｉｎｇ?ｌｕｇ??ｌａｒｇｅ?ｉｎｇｏｔ?—??ｍｏｌｄ??—??图１．３电渣热封顶（ＥＳＨＴ）系统示意图??Ｆｉｇ．?１．３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＥＳＨＴ?ｓｙｓｔｅｍ??金属在凝固过程中，从液态转变为固态及从高温固体冷却到低温会产生体积收缩，??－４－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]电加热冒口在铸钢轧辊生产中的应用[J]. 张杰. 铸造. 2011(12)
[2]电渣冶金的发展历程、现状及趋势[J]. 李正邦. 材料与冶金学报. 2011(S1)
[3]电渣重熔过程中焦耳热与温度场的有限元分析[J]. 单美龙,王芳,李宝宽,陈瑞,宋照伟. 材料与冶金学报. 2011(S1)
[4]多电极电渣重熔系统电磁场和焦耳热场研究[J]. 王芳,李宝宽,陈瑞,赵林. 材料与冶金学报. 2011(S1)
[5]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)
[6]基于ANSYS轧辊表面电渣加热渣池热电场模拟研究[J]. 罗丽萍,耿茂鹏,徐万里,唐建军,张伟. 铸造. 2009(04)
[7]大型铸钢支承辊电加热冒口工艺的计算机模拟[J]. 陈露贵,康秀红,夏立军,李殿中. 铸造. 2008(08)
[8]电渣冶金的回顾与展望[J]. 李正邦. 特殊钢. 1999(05)
[9]国外大型锻件用的钢锭的生产技术发展概况[J]. 曾祖良. 大型铸锻件. 1986(03)
[10]大型钢锭的电渣补注[J]. 周钧禾. 机械工程材料. 1979(05)
本文编号：3535572
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