鋁合金熔體雙噴頭旋轉(zhuǎn)精煉技術(shù)模擬研究.pdf

1、鋁合金是目前人們在日常生活中使用廣泛的金屬材料，隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，對它的需求量將繼續(xù)增加。但是由于鋁合金在澆注時不能很好的保證合金熔體質(zhì)量，所以在加工后不但會導(dǎo)致材料使用壽命降低而且還會增加鑄件的廢品率。為此，本文使用雙噴頭結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)噴吹針對鋁合金熔體精煉過程進行了模擬研究。
　　本文首先對目前企業(yè)生產(chǎn)中使用的旋轉(zhuǎn)噴吹噴頭進行改進，提出雙噴頭結(jié)構(gòu)概念。在此基礎(chǔ)上對旋轉(zhuǎn)噴吹的組件進行重新設(shè)計，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)計的旋轉(zhuǎn)噴吹實驗裝置進行水模擬實驗，采用正交實驗的方法對影響旋轉(zhuǎn)噴吹除氣效率的轉(zhuǎn)速、氣流量以及除氣位置因素進行優(yōu)化，運用了極差分析法得出在此試驗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，運用CO2--NaOH水溶液體系模擬鋁熔體凈化，計算出此實驗條件下最佳的轉(zhuǎn)速與氣流量配比關(guān)系。分析了轉(zhuǎn)速、氣流量對漩渦深度的影響以及阻流板對氣泡運動的影

3、響。同時對比了單噴頭與雙噴頭旋轉(zhuǎn)噴吹所產(chǎn)生的氣泡運動分布規(guī)律。
　　最后，利用計算機三維數(shù)值模擬對比分析了單噴頭、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、速度場和湍動能等基本分布規(guī)律。而后針對雙噴頭結(jié)構(gòu)方案對比了其在不同工藝參數(shù)條件下除氣過程中溶體內(nèi)部流場規(guī)律的變化情況。最后運用二維數(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)噴吹除氣過程中氣泡的運動分布狀態(tài)，同時通過模擬向水溶體通氣時的氣泡運動規(guī)律對比了單噴頭與