鋁合金熔體雙噴頭旋轉(zhuǎn)精煉技術(shù)模擬研究.pdf

1、鋁合金是目前人們?cè)谌粘Ｉ钪惺褂脧V泛的金屬材料，隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，對(duì)它的需求量將繼續(xù)增加。但是由于鋁合金在澆注時(shí)不能很好的保證合金熔體質(zhì)量，所以在加工后不但會(huì)導(dǎo)致材料使用壽命降低而且還會(huì)增加鑄件的廢品率。為此，本文使用雙噴頭結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)噴吹針對(duì)鋁合金熔體精煉過(guò)程進(jìn)行了模擬研究。
　　本文首先對(duì)目前企業(yè)生產(chǎn)中使用的旋轉(zhuǎn)噴吹噴頭進(jìn)行改進(jìn)，提出雙噴頭結(jié)構(gòu)概念。在此基礎(chǔ)上對(duì)旋轉(zhuǎn)噴吹的組件進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，采用上下雙層噴頭轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。除出氣口直徑外

2、，上層轉(zhuǎn)子與下層轉(zhuǎn)子的尺寸關(guān)系為等比例縮小。
　　其次，利用部分自行設(shè)計(jì)的旋轉(zhuǎn)噴吹實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行水模擬實(shí)驗(yàn)，采用正交實(shí)驗(yàn)的方法對(duì)影響旋轉(zhuǎn)噴吹除氣效率的轉(zhuǎn)速、氣流量以及除氣位置因素進(jìn)行優(yōu)化，運(yùn)用了極差分析法得出在此試驗(yàn)條件下的各影響因素的顯著性順序和最佳凈化工藝參數(shù)。
　　再次，運(yùn)用CO2--NaOH水溶液體系模擬鋁熔體凈化，計(jì)算出此實(shí)驗(yàn)條件下最佳的轉(zhuǎn)速與氣流量配比關(guān)系。分析了轉(zhuǎn)速、氣流量對(duì)漩渦深度的影響以及阻流板對(duì)氣泡運(yùn)動(dòng)的影

3、響。同時(shí)對(duì)比了單噴頭與雙噴頭旋轉(zhuǎn)噴吹所產(chǎn)生的氣泡運(yùn)動(dòng)分布規(guī)律。
　　最后，利用計(jì)算機(jī)三維數(shù)值模擬對(duì)比分析了單噴頭、雙噴頭與雙區(qū)旋轉(zhuǎn)噴吹三種方案作用下的水溶體內(nèi)部壓力場(chǎng)、速度場(chǎng)和湍動(dòng)能等基本分布規(guī)律。而后針對(duì)雙噴頭結(jié)構(gòu)方案對(duì)比了其在不同工藝參數(shù)條件下除氣過(guò)程中溶體內(nèi)部流場(chǎng)規(guī)律的變化情況。最后運(yùn)用二維數(shù)值模擬觀察分析了不同轉(zhuǎn)速以及氣流量下雙噴頭旋轉(zhuǎn)噴吹除氣過(guò)程中氣泡的運(yùn)動(dòng)分布狀態(tài)，同時(shí)通過(guò)模擬向水溶體通氣時(shí)的氣泡運(yùn)動(dòng)規(guī)律對(duì)比了單噴頭與