电渣熔铸过程的数值模拟研究

摘要

电渣熔铸过程是利用强电流通过渣阻区域产生的高温将自耗电极逐渐熔化而滴入型腔成形的过程.整个熔铸系统是一个集热场、电磁场、流场等于一体的复杂体系,各种场之间相互耦合,分布非常复杂.本文对自耗电极、渣池、渣壳、铸锭、结晶器以及冷却水和大气进行了热电传输分析,模拟获得了熔铸系统的电场和温度场分布特点,发现可将渣池划分为两个区域:一个是温度很高、电流密度很大且分布极不均匀的高热源区,另一个是电流密度小且分布几乎均匀的低热源区,其中高热源区在渣池中的位置直接由渣池深度和电极插入深度等工艺参数决定.在此基础上对自耗电极的熔化过程进行了研究,模拟再现了自耗电极在高温渣池内的传热熔化以及在重力和渣-金界面张力的作用下逐渐形成锥形的过程,对调整电渣熔铸过程中工艺参数、稳定熔铸过程具有一定的指导意义.