电渣熔铸空心环形件的热电场分析.pdf

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1、·1066·铸造FOUNDRYNov．2016VOI．65No．11电渣熔铸空心环形件的热电场分析王安国Lz，姜周华·，熊云龙z，唐骥2，董艳武1，陈瑞2，豆志河1，包春玲2(1．东北大学冶金学院，辽宁沈阳110819；2．沈阳铸造研究所，辽宁沈阳110022)摘要：借助ANSYS．SOLID69热电耦合单元，建立等同功率空心环形件在常规工况和大电流工况下电渣熔铸时金属熔池及铸锭区域、体系的热电场物理模型。以综合分解法对其进行热电场有限元模拟，以分析其金属熔池及电流电压的关系。结果表明：金属熔池最高温在渣金界面且都比渣池最高温低约200K，为预防深金属熔池导致的缩松缺陷

2、应避免在大电流工况下熔铸；电流集肤效应都很显著且通常在大电流工况下电流密度大，电流密度最大区域都在自耗电极端头或底水箱附近；电位线都在渣池内密集分布且伴有方向变化；空心环形件的金属熔池形状、体系电流与等电位线均呈现非对称分布，可增加内结晶器冷却强度以弱化金属熔池内倾斜倾向。关键词：电渣熔铸；综合分解法；金属熔池；渣池中图分类号：TG748．6文献标识码：A文章编号：1001—4977(2016)11—1066—05ThermoelectricFEMAnalysisofESRHollowCylindricalCastingWANGAn—gu01’2，JIANGZhou—h

3、ua2，XIONGYun—longa，TANGJi2，DONGYan—wul，CHENRui2，DOUZhi—hel，BAOChun—lin92(1．NortheasternUniversitySchoolofMemllurgy，Shenyang110819，Liaoning，China；2．ShenyangResearchInstituteofFoundry，Shenyang10022，Liaoning，China)Abstract：Intheregularcasesandhighcurrentcaseswithequivalentpower,hollowcylind

4、ricalcastingwasstudiedwithfiniteelementmethod(FEM)byANSYS．SOL【D69．TheWholeandthePartsMethod(AWP)wasusedtostudythethermoelectricfieldforelectro—slagremelting(ESR、processtoanalyzetherelationshipofvoltage．currentandmetalbasin．Resultsshowthat,thehighesttemperatureofeachmetalbasinintheslagmet

5、alinterfaceiSabout200Klowerthanthatofitsslagp001．avoidinglargecurrentcasecanpreventtheshrinkagedefects；thecurrentskineffectiSsignificantandthecurrentdensityiSusuallylagerunderlargecurrentcase．thelargestcurrentdensityregionofeachcaseiSconcentratedintheelectrodetiporthebottomwatertank；pote

6、ntiallinesofeachcaseareconcentratedinitsslagpoolwithdirectionchange；themetalbasinshape．thesystemcurrentdensityandisoelectriclineofthehollowcylindricalcastingareasymmetrical；enhancingtheinnermoldcoolingintensitycanweakentheintemalinclinationofthemetalbasin．Keywords：ESR；AWP；metalbasin；slag

7、pool“电渣熔铸空心环形件”的金属熔池研究在国内越来越被重视【1-2]，其金属熔池深度及形状直接影响其铸件的结晶及质量，但其金属熔池与电流电压的关系研究难以检索。本文对等同功率“常规工况”和“大电流工况”下“电渣熔铸空心环形件”时金属熔池及铸锭区域、体系的热电场进行模拟实践研究，分析其关系以指导实践。有限元方法因以下优点被广泛采用：网格划分规整性要求低，函数边界条件施加灵活，高求解实用性、可行性及可靠性。ANSYS作为有限元分析主流软件，在研究电渣熔铸方面优势显著。目前分析电渣熔铸热电场的方法主要为热电耦合法，对渣金界面边界条件的成功处