多场耦合下T型导电结晶器内电渣重熔空心钢锭的数学模拟

基本信息
批准号:51204041
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:刘福斌
学科分类:
依托单位:东北大学
批准年份:2012
结题年份:2015
起止时间:2013-01-01 - 2015-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:臧喜民,耿鑫,李万明,郑立春,易高松,张腾方
关键词:
导电结晶器空心钢锭数学模拟电渣重熔多场耦合
结项摘要

Electroslag remelting (ESR) hollow ingot technology with T-shape current-conductive mould is an advance technology of ESR field, but its many physical and chemical phenomena is unclear. The basic theory research on multi-field coupling behavior of ESR hollow ingot with T-shape current-conductive mould and solidification characteristics of hollow ingot is carried out chosen multi-field coupling behavior of ESR hollow ingot as a research object, using the method combining mathematical model with experimental validation. Specific researches are as follows. A comprehensive mathematical model for multi-field coupling behavior of ESR hollow ingot with T-shape current-conductive mould is developed, for describing the interaction of multiple physical fields including electric field, magnetic field, temperature field and flow field, and exploring internal rules of reasonable match for the various parameters. Another mathematical model for solidification behavior of ESR hollow ingot is also developed, for explicating solidification characteristics. Mathematical models are tested and verified by the means of laboratory and industrial experiments. The project aims to reveal multi-field coupling behavior and solidification characteristics of ESR hollow ingot with T-shape current-conductive mould, establishing the quantitative relationship for coordinating process conditions, mathematical model and solidification characteristics of ESR hollow ingot. The above research results are beneficial for establishing a mathematical model platform for guiding ESR technology process optimization and solidification process control, providing the theoretical and technical foundation for ESR hollow ingot with T-shape current-conductive mould.

采用T型导电结晶器电渣重熔空心钢锭是电渣重熔领域的一项前沿技术,其诸多物理化学现象尚不清楚。以重熔体系多场耦合行为作为研究对象,采用数学模型与实验验证相结合的方法,对T型导电结晶器电渣重熔空心钢锭体系内多场耦合行为及空心锭凝固特征进行基础理论研究。具体内容包括:构建T型导电结晶器电渣重熔空心锭多场耦合数学模型,研究体系内电场、磁场、流场和温度场之间相互作用行为,探索各种参数的合理匹配规律;建立基于多场耦合行为的空心锭凝固行为数学模型,揭示和阐明体系的凝固特性;模型的实验室验证和工业验证。项目旨在揭示T型导电结晶器电渣重熔空心钢锭多场耦合行为及空心锭凝固特征,建立协调工艺条件、多场耦合数学模型和空心锭凝固特征的量化关系。项目的研究成果有利于建立一个定量指导工艺优化和凝固过程控制的数学模型平台,为有效地指导T型导电结晶器电渣重熔空心钢锭生产奠定理论和技术基础。

项目摘要

采用T型导电结晶器电渣重熔空心钢锭是电渣重熔领域的一项前沿技术,其诸多物理化学现象尚不清楚。以重熔体系多场耦合行为作为研究对象,采用数学模型与实验验证相结合的方法,对T型导电结晶器电渣重熔空心钢锭体系内多场耦合行为及空心锭凝固特征进行基础理论研究。具体内容包括:构建T型导电结晶器电渣重熔空心锭多场耦合数学模型,研究体系内电场、磁场、流场和温度场之间相互作用行为,探索各种参数的合理匹配规律;建立基于多场耦合行为的空心锭凝固行为数学模型,揭示和阐明体系的凝固特性;模型的实验室验证和工业验证。研究结果表明:在相同输入功率下,随着渣高的增加,金属熔池逐渐变浅;随电极插入深度的加深,金属熔池逐渐变深;十电极布置方式比八电极布置的金属熔池深,但渣/金界面的温度变化相对较小;采用导电结晶器工艺比不导电结晶器工艺时,获得的金属熔池更加浅平。研究了电极熔速、底部传热等工艺条件及各形核参数对凝固微观组织的影响。底部传热减小或电极熔化速率增大都会导致金属熔池更深,使晶粒沿轴向生长的概率减小,使得凝固组织的柱状晶变得细密。随体平均形核过冷度的减小或最大形核密度的增大,金属熔池的形貌和尺寸不发生变化,但凝固微观组织的柱状晶变得细小。项目旨在揭示T型导电结晶器电渣重熔空心钢锭多场耦合行为及空心锭凝固特征,建立协调工艺条件、多场耦合数学模型和空心锭凝固特征的量化关系。项目的研究成果有利于建立一个定量指导工艺优化和凝固过程控制的数学模型平台,为有效地指导T型导电结晶器电渣重熔空心钢锭生产奠定理论和技术基础。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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