基于数值模拟的电渣重熔理论与技术PDF电子书下载

第1章 概论 1

1.1 电渣冶金技术概论 1

1.2 电渣重熔过程的研究现状 2

1.2.1 电磁热流与凝固过程的研究进展 3

1.2.2 宏观偏析的研究进展 11

1.3 本书的研究目的和主要内容 15

1.3.1 研究目的 15

1.3.2 主要内容 15

第2章 电渣重熔过程的数学模型 18

2.1 模型体系 18

2.2 模型假设 20

2.3 两相流模块 21

2.3.1 模型选择依据 21

2.3.2 VOF算法 22

2.4 电磁场模块 23

2.5 溶质输运模块 25

2.5.1 两相流动控制方程 26

2.5.2 两相传热及凝固控制方程 27

2.5.3 溶质输运与再分配控制方程 29

2.6 边界条件 30

2.6.1 电磁场模型边界条件 30

2.6.2 流动模型边界条件 31

2.6.3 传热模型边界条件 31

2.7 数值求解方法 32

2.8 本章小结 39

第3章 电渣接续过程的实验研究 40

3.1 实验方案 40

3.1.1 实验设备 40

3.1.2 实验材料 41

3.1.3 实验参数 41

3.1.4 实验步骤 42

3.2 实验结果与分析 42

3.2.1 熔炼电流对宏观偏析的影响 42

3.2.2 渣层厚度对宏观偏析的影响 47

3.2.3 结晶器填充比对宏观偏析的影响 52

3.3 本章小结 56

第4章 电渣重熔接续过程的数值模拟 58

4.1 计算条件 58

4.2 计算结果与讨论 60

4.2.1 电磁场 60

4.2.2 流动、温度分布和凝固行为 62

4.2.3 元素质量分数分布 64

4.3 本章小结 69

第5章 过渡段长度的参数研究 71

5.1 参数设计 71

5.2 电流和渣层厚度对焦耳热产量的影响 73

5.3 电流和渣层厚度对流动、传热和凝固的影响 75

5.4 电流和渣层厚度对偏析度和过渡段长度的影响 79

5.5 过渡段长度函数拟合 83

5.6 本章小结 90

第6章 电渣接续制备工艺的优化 92

6.1 无量纲数分析 92

6.1.1 电流对ST数的影响 92

6.1.2 渣层厚度对ST数的影响 94

6.2 电渣接续制备双合金钢锭新工艺的实验研究 96

6.2.1 实验设备和参数 96

6.2.2 实验结果与分析 96

6.3 电渣接续制备双合金钢锭新工艺的数值模拟 97

6.3.1 计算条件 97

6.3.2 新接续制备过程中元素质量分数的分布 98

6.3.3 新工艺中电流对过渡段长度的影响 102

6.4 旋转电极电渣重熔过程的数值模拟 103

6.4.1 电磁场 104

6.4.2 流场、温度分布和金属熔池形状 106

6.4.3 自耗电极转速的影响 110

6.5 非定常电流控制对电渣重熔过程的影响 111

6.5.1 定常电流重熔情况 112

6.5.2 电流变化对金属熔池的影响 114

6.6 本章小结 115

第7章 电渣重熔微观组织数学模型 118

7.1 基本假设 118

7.2 数学模型 118

7.2.1 凝固计算模型 118

7.2.2 元胞自动机模型 120

7.2.3 元胞自动机法与有限元法的耦合 124

7.2.4 二次枝晶计算的数学模型 124

7.3 软件介绍 125

7.4 物理模型及边界条件 126

7.4.1 物理模型 126

7.4.2 边界条件 126

7.5 求解步骤 126

7.6 无电磁搅拌电渣重熔钢锭微观组织数值模拟 128

7.6.1 模型验证 128

7.6.2 微观组织模拟结果 129

7.6.3 熔炼电流对电渣重熔钢锭晶粒结构影响 131

7.7 电磁搅拌电渣重熔微观组织数值模拟 137

7.7.1 模型验证 138

7.7.2 搅拌电流对晶粒结构影响 138

7.8 本章小结 142

第8章 单电极电渣重熔有限元模型 144

8.1 有限元法 144

8.1.1 谐波算法 144

8.1.2 场量值的计算 146

8.1.3 焓基潜热演化法 149

8.1.4 多物理场耦合 151

8.2 基本假设与物理模型 152

8.3 单电极多物理场结果分析 154

8.3.1 电流密度分布 154

8.3.2 磁感应强度和电磁力分布 154

8.3.3 焦耳热分布 155

8.3.4 温度分布与凝固 156

8.4 不同电极尖端形状的影响 157

8.5 导电结晶器 159

8.5.1 电流密度分布 160

8.5.2 焦耳热分布 160

8.5.3 温度分布及凝固过程 161

第9章 双极串联电渣重熔有限元模型 163

9.1 双极串联电渣重熔系统基本假设与物理模型 163

9.2 双极串联电渣重熔系统多物理场 165

9.2.1 电流密度分布 165

9.2.2 磁感应强度分布 165

9.2.3 焦耳热分布 168

9.2.4 温度分布 169

第10章 三相多电极电渣重熔有限元模型 174

10.1 三相电渣重熔模型参数 175

10.2 三相电渣重熔电路分析 177

10.3 三相电渣重熔多物理场及凝固过程 180

10.3.1 三电极电渣重熔电磁场 180

10.3.2 三电极电渣重熔温度分布与凝固 182

10.3.3 三电极电渣重熔参数变化研究 183

10.3.4 六电极电渣重熔电磁场 187

10.3.5 六电极电渣重熔温度分布与凝固 190

10.3.6 六电极电渣重熔参数变化研究 191

第11章 管式电极电渣重熔数值模拟研究 200

11.1 管式电极电渣重熔电磁场分布 200

11.1.1 电流密度分布 200

11.1.2 磁感应强度分布 205

11.1.3 电磁力分布 208

11.1.4 焦耳热功率密度分布 210

11.2 管式电极电渣重熔温度场分布 211

11.3 从数值计算角度对管式电极尺寸的优化 213

11.4 本章小结 218

第12章 双极串联电渣热封顶设计及理论分析 220

12.1 双极串联电渣热封顶装置的设计 220

12.1.1 双极串联电渣热封顶装置的基本结构 220

12.1.2 双极串联电渣热封顶装置的工作原理 224

12.2 双极串联电渣加热下大钢锭凝固过程电磁场分布 224

12.2.1 电流密度分布 224

12.2.2 磁感应强度分布 226

12.2.3 电磁力分布 227

12.2.4 焦耳热功率密度分布 228

12.3 双极串联电渣加热下大钢锭凝固过程温度场分布 228

12.4 工艺参数分析 230

12.4.1 不同渣层厚度参数分析 230

12.4.2 不同电极插入深度参数分析 232

12.5 本章小结 235

参考文献 237