电渣重熔过程磁场和渣池发热的数值模拟

论文摘要

随着电渣冶金技术的不断发展,为了进一步优化工艺,降低成本,提高生产效率和产品质量,需要研究人员对整个重熔过程的物理化学现象和传输过程有更加精确的把握和理解。在这样的背景下,数值模拟就成为了电渣重熔研究中一种非常重要的研究手段。本文以某公司小型电渣炉为研究对象,对该设备生产过程中产生的磁场和渣池发热过程进行了数值模拟。本文针对电渣重熔过程的磁场和渣池发热过程分别建立模型,使用通用有限元分析软件ANSYS 11.0作为工具,在给定的重熔条件下,对给定模型的磁场和渣池发热进行了计算和数值模拟。磁场模拟部分,整个渣池区域内,磁感应强度的值约在1.904x10-3T-2.4052x10-2T范围内。渣池发热模拟部分,渣池区域内温度范围为1490℃-1800℃。数值模拟结果与前人的研究结果及厂方提供的实测数据吻合较好,从而验证了模拟结果的可靠性。研究表明,在电极轴向位置上各点的磁感应强度在两端处大并且变化较大,中间磁感应强度最小,磁感应强度的总体趋势是随距离的增加而减弱,电渣重熔过程中渣池的温度场分布和电场分布直接相关,电渣炉的电流密度和温度最大的区域在电极下部。随着对模型的进一步研究,其模拟准确性可以进一步提高。本文提出的模型和计算的数值模拟结果可以作为一个基础的理论研究,为后续实验研究和实际生产提供指导,并作为研究电渣重熔电磁搅拌工艺优化的基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 电渣重熔技术简介
• 1.1.1 电渣重熔的原理与特点
• 1.1.2 电渣重熔的基本流程
• 1.1.3 电渣炉的主要设备
• 1.2 电渣冶金技术的发展状况及发展趋势
• 1.2.1 国外电渣冶金的发展状况
• 1.2.2 国内电渣冶金的发展状况
• 1.2.3 电渣冶金的新发展
• 1.3 本课题的目的和意义
• 1.4 课题的主要研究内容及任务
• 第二章 文献综述
• 2.1 电磁场理论与数值模拟描述
• 2.1.1 电磁场理论及对冶金电磁场的研究概述
• 2.1.2 电磁场求解的有限元方法
• 2.2 电渣炉渣池发热数值模拟描述
• 2.3 有限元模拟软件ANSYS
• 2.3.1 ANSYS 11.0软件介绍
• 2.3.2 ANSYS的分析过程
• 2.4 文献评价
• 第三章 电渣重熔过程磁场数值模拟
• 3.1 物理模型及数学模型
• 3.1.1 电磁场的基本理论
• 3.1.2 边界条件
• 3.2 ANSYS模型的建立
• 3.3 计算结果及分析
• 3.3.1 结晶器内电流分布
• 3.3.2 磁场分布
• 第四章 渣池发热过程数值模拟
• 4.1 物理模型及数学模型
• 4.1.1 基本假设和控制方程
• 4.1.2 边界条件
• 4.1.3 渣池的对流换热
• 4.2 ANSYS模型的建立
• 4.3 计算结果验证和分析
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 论文包含图、表、公式及文献