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《电渣熔铸钢锭微观组织的模拟研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、摘要电渣熔铸技术属于近净成形技术，它将金属的精炼提纯和结晶凝固成型集中到一步完成，成型的铸件冶金质量好，而且其形状尺寸接近或等于最终产品。利用计算机进行电渣熔铸钢锭微观组织模拟，可以生成一系列”金相图”,为分析研究微观组织形成提供很好的条件,做到组织预报，进而为完善电渣熔铸工艺，提高钢锭质量提供理论指导。本文研究首次利用动态的宏微观耦合模型，采用双重时间步，对电渣熔铸钢锭微观组织的形成过程进行了模拟。首先，在每一宏观时间步，在金属熔池上方加一层和渣池温度相同的液态金属，并对涉及区域，采用较粗的网格（单元）根据传热差分方程
2、模拟钢锭宏观温度场；其次，在每一微观时间步，对涉及的宏观单元进行细密的网格划分，采用有限元形函数四点插值法得到微观的温度场。利用元胞自动机法进行电渣熔铸钢锭微观组织模拟。同时采用改进的结晶潜热法处理宏观元胞和微观元胞之间的耦合，探讨了渣池温度、底部冷却、侧面冷却和熔铸速度等工艺因素对电渣熔铸钢锭微观组织的影响。在电渣熔铸过程中，柱状晶取向和金属熔池形状互相影响，并受边界散热条件和内部温度场的影响。随着钢锭高度的增长，柱状晶倾向轴向生长，金属熔池也越来越趋近于抛物面形状。在其它条件不变的情况下,提高渣池温度或增大底部冷却系
3、数或减小侧面冷却系数，均导致电渣熔铸钢锭凝固组织倾向轴向生长，熔池深度变浅。反之，则导致凝固组织倾向径向生长，熔池深度变深。当熔化速度较大时，金属熔池深度增加，容易出现无定向的等轴晶。模拟结果和实际情况基本相符。关键词:计算机模拟,电渣熔铸,宏观温度场,微观组织,CA方法IAbstractTheESRtechnologybelongstothenetshapingtechnology.Itcentralizesthemetalrefinementpureandthecrystallizationsolidificatio
4、nshapingononestep,andmakestheformedpartnotonlyhavegoodmetallurgical,butalsohavethesizeofformclosetoorevenequaltothefinalproducts.Therelatedmicrostructurewassimulatedonthecomputer,andaseriesof”thephasediagram”canbeobtainedconveniencely,whichprovidedagoodconditionf
5、orthemicrostructureanalyticalstudy,andbywhichtheactualproductioncanbeinstructedinordertogettheperfectelectroslagcastingcraftandtoimprovethesteelingotqualityInthispaper,themicrostructureintheESCingotsolidificationprocesswerefirstlysimulatedbyusingthemacroandmicrod
6、ynamiccouplingmodelandapplingdoubletimestep,onthebasisofmetalcoagulationtheory.Ineachtimemacrostep,alayerofliquidmetalwasaddedinthepoolabove,whosetemperaturewasatthesameastheslagpool’s.Throughthickergrid(unit),thetemperatureinalljoinedregionalwascalculated,accord
7、ingtothefinitedifferenceequationonthebasisofTheFourierheattransferequation;Ineachtimemicrostep,amoredetailedgridwasmadeonthemacro-temperaturefield,themicro-simulationoftemperaturedistributionwasachievedbyusingthefiniteelementshapefunctionsfourinterpolation,onwhic
8、hmicrostructurewassimulated.Simultaneouslythelinkbetweenthemacroscopicstructurecellandthemicroscopicstructurecellwasbuiltbythemeliorativelatentheatmethod.Accor
