金属表层电渣加热的机理研究

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1、摘要摘要近净成形技术是一项具有重大技术意义和经济效益的新型工艺，为当今冶金工业中的热点和前沿技术。电渣熔铸方法就是一种典型的近净成形技术。它将金属的精炼提纯和结晶凝固成形集于一体，使成形铸件即有良好的冶金质量和凝固质量，又有接近或达到最终产品的形状尺寸。在电渣熔铸的基础上发展起来的金属表层电渣加热是一种新型的金属表面加热技术。电流通过液态熔渣产生的电阻热将金属工件表面进行加热，其目的并不是要将金属熔化，而是把金属表面加热到一个预期的温度，然后进行双金属复合或对金属表面进行热处理，从而实现节能高效。随着金属表面电渣加热技术的不断推广和使用，人们也逐渐

2、发现该技术有着广泛的应用前景。这就需要我们对金属表面电渣加热的机理进行深入研究，从而在理论上指导金属表面电渣加热技术在实际中的应用。由此，在本文中给出了电渣加热技术的概念。模拟研究对加热系统的温度、电场、电位、电流密度等进行了分析，发现金属和电极之间的渣池高温热源区域能够对金属表面实现快速加热。本文着重从电压、渣池深度、电极插入深度、电极和辊芯间距等方面详细阐述系统的热电场的变化规律，从而很好的说明了金属表面电渣加热的机理。为了验证金属表面电渣加热技术的可行性，本文设计了具体试验方案，在南昌核星电渣冶金机械厂进行了大量的试验，用各种检测装置测得的试

3、验数据与模拟结果基本吻合。试验和模拟研究结果表明在金属表层电渣加热过程中，渣池中的电极和被加热金属之间产生的高密度电流，成为使金属表面迅速升温的高热源区，这种金属表层加热技术具有加热速度快、节能等特点，从而说明了电渣加热技术的应用前景比较可观，它不仅可以用来复合轧辊，也完全可以应用于电渣热封顶技术和金属热处理领域，为金属表面热处理和快速复合等技术的加热方法开辟了一条新的途径。本文的研究对以后的进一步试验研究和实际生产具有相当重要的指导意义，对推进钢铁企业的技术进步，国家的经济发展都具有重要意义。Ⅱ摘要关键词：金属表层；电渣加热：热电场；渣池；数值模

4、拟；mAbstractABSTRACTThenetshapingtechnologyisanewtypetechnologywithgreattechnologicalmeaningandeconomicbenefits，anditisthehotspotandadvancetechnologyinthecurrentmetallurgicalindustry．TheESCtechnologybelongstothenetshapingtechnology．Itcentralizesthemetalrefinementpureandthecryst

5、allizationsolidificationshapingononestep，andmakestheformedpartnotonlyhasgoodmetallurgicalqualityandsolidificationquality,butalsohasthesizeofformclosetoorevenequaltothefinalproducts．“Metalsurfaceheatedbyelectro—slag'’isanewtechnologyofmetalsurfaceheatingskillsonthebasicofelectr

6、o—slagcasting．Thesurfaceofmetalworkpiecewillbeheatedbyresistanceheatwhichisgeneratedbycurrentthroughtheliquidslag．Theaimisnottomakethemetalmelting,butistomakethemetalsurfacetoreachadesiredtemperaturefordouble—metalcompositeormetalsurfacetreatment．Thismethodcanachieveenergyeffi

7、ciency．Withthepromotionanduseofthetechnologyof‘'metalsurfaceheatedbyelectro·slag'’，peoplehavegraduallyfoundthatthetechnologyhasbroadapplicationprospects．Soitrequirestostudyin-depthonthemechanismof“metalsurfaceheatedbyelectro-slag'’，whichwillmakethistechnologyappliedinpracticeu

8、ndertheguidanceintheory．Thispaperintroducedtheconceptofelectr