电渣熔铸过程控制与模拟仿真PDF电子书下载

1绪论 1

1．1电渣重熔（电渣熔铸）过程的原理 1

1．2电渣重熔（电渣熔铸）过程的特点 2

1．3电渣重熔（电渣熔铸）技术的发展 3

参考文献 8

2电渣熔铸试验装备及工艺试验 9

2．1电渣熔铸试验装备 9

连续式自耗电极输送机构 9

结晶器及工作平台部分 9

电力系统及自耗电极输送机构自动控制系统 9

化渣系统 10

辅助系统 11

渣池测温系统 11

2．2电渣熔铸试验材料 11

2．3电渣熔铸工艺试验 12

单因素熔铸工艺试验 12

多因素工艺试验 15

自耗电极熔化机理试验 17

参考文献 20

3电渣熔铸过程的数学模型 21

3．1电渣熔铸数值模拟技术研究的进展 21

自耗电极熔化过程的数值模拟研究状况 21

熔铸过程中渣池热电场的研究状况 24

熔铸过程中渣池磁场流场的研究状况 26

凝固过程中微观组织模拟的研究状况 26

3．2电渣熔铸系统中有关的数学模型 29

基本假设与计算区域 29

熔铸系统能量守恒方程 30

熔铸系统电场分布方程 32

熔铸系统连续性方程 32

熔铸系统动量方程 33

电极熔化过程中电极固相率与温度的关系 34

3．3电渣熔铸系统边界条件处理 34

自耗电极与其边界条件 35

渣池与大气界面条件 35

结晶器与其边界条件 36

铸锭底与底水箱接触边界条件 37

3．4有限元与变分原理 37

有限元简介 37

轴对称相变问题的变分原理 38

参考文献 42

4电渣熔铸过程渣池热电场数值模拟 47

4．1电渣熔铸中渣池热电场数值模拟 47

物理模型 47

电渣熔铸中渣池稳态时的电位场 48

电渣熔铸中渣池稳态时的温度场 50

电极下部的渣池中心高温区形成机理 52

4．2真假双电极熔铸过程的渣池热电场模拟 55

物理模型 55

模拟结果与分析 56

4．3电渣熔铸过程中结晶器被击穿的数值模拟 57

结晶器被击穿问题的提出 57

不同渣深和偏心度的渣池热电场数值模拟 58

参考文献 64

5电极熔化过程数值模拟 65

5．1电极熔化过程物理模型 65

电极熔化过程CAD／CAE建模 65

CAD／CAE模型信息传递 67

5．2自耗电极熔化过程数值模拟 67

电极熔化初始阶段的数值模拟 67

电极熔化稳定阶段的数值模拟 71

5．3关于自耗电极熔化的评定指标 77

自耗电极的熔化率 77

熔铸电流有效功率因数的计算 81

电极锥头提纯系数的计算 82

5．4熔铸工艺参数对电极熔化过程的影响 83

熔铸电流对电极熔化过程的影响 83

渣池深度对电极熔化过程的影响 86

冷却水量对电极熔化过程的影响 89

参考文献 92

6电渣熔铸过程工艺因素对金属熔池的影响 93

6．1工艺因素对金属熔池影响的试验 93

试验装置、方法和数值模拟的数学模型 93

试验结果 93

数据处理 94

6．2工艺因素对金属熔池影响的分析 94

电流对金属熔池的影响 94

渣池深度对金属熔池的影响 96

冷却水流量对金属熔池的影响 98

电极填充比对金属熔池的影响 100

自耗电极端部形状对金属熔池的影响 102

电极偏离中心程度对金属熔池的影响 103

6．3结论 104

参考文献 105

7电渣熔铸过程工艺参数优化 106

7．1电渣熔铸过程工艺参数优化系统 106

7．2电渣熔铸工艺参数最优化数学模型的建立 106

性能指标的确定 108

多目标优化函数的确定 108

设计变量的选择 110

约束条件的确定 110

7．3神经网络的建立 110

人工神经元数学模型 111

误差反向传播训练网络（BP网络） 111

神经网络模型的建立与训练 112

7．4遗传算法 114

遗传算法的基本概念 115

遗传算法实现中的一些基本问题 115

遗传算法工具箱介绍 117

7．5电渣熔铸工艺参数优化系统的实现 118

7．6电渣熔铸工艺参数优化结果输出和检验 119

优化结果输出 119

优化结果分析与检验 120

参考文献 121

8电渣熔铸曲轴设备及自动控制系统 122

8．1电渣熔铸曲轴单机成形设备及自动控制系统 122

自耗电极自动输送机构结构及特点 122

电极自动输送机构的机械设计 123

自耗电极夹持机构的协调控制（顺序控制） 125

电渣熔铸自耗电极伺服进给自动控制 132

8．2系统的抗干扰问题 139

硬件抗干扰措施 140

软件抗干扰措施 140

9电渣熔铸金属液位自动检测系统 141

9．1电磁式金属液位自动检测系统 141

电渣熔铸金属液位的检测环境 141

检测方案分析 141

9．2电渣熔铸金属液面电磁法检测系统 143

金属液面电磁传感器 143

检测系统的组成及信号处理 144

零点残余电压的处理 145

传感器的标定 145

电磁传感器检测金属液位存在的问题 147

9．3电渣熔铸金属液位测重法检测系统 148

测重法检测金属液位的基本原理及方案选择 148

测重法检测金属液位的机械传动系统 149

测重法检测金属液位系统的硬件设计 151

检测系统的程序设计 156

附录 164

附录一 “电渣熔铸曲轴一步整体成形及应用开发”成果之一：自动电渣熔铸曲轴试验机 164

附录二 “电渣熔铸曲轴一步整体成形及应用开发”成果之二：电渣熔铸金属液位自动检测系统 166

附录三 “电渣熔铸曲轴一步整体成形及应用开发”成果之三：大型曲轴自动电渣熔铸机的研制 169

附录四 “电渣熔铸曲轴一步整体成形及应用开发”成果之四：关于G8300Z曲轴（4t）产品试制 170

附录五 国家“863”项目“电渣熔铸曲轴一步整体成形及应用开发”专家验收意见 172

附录六 南昌大学最新研制成功的自动电渣熔铸机和柴油机曲轴（照片） 172