铝小块熔化在回转炉的塑造技巧.doc

模拟铝碎屑在回转炉的熔化B. Zhou, Y. Yang , M.A. Reuter, U.M.J. Boin Department of Geotechnology, Delft University of Technology, Mijnbouwstraat 120, 2628 RX Delft, The Netherlands Received 7 April 2005; accepted 21 July 2005 Available online 19 September 2005 摘要在一个典型的过程，这样一个热冶金学的过程不仅高温和复杂反应，污秽在这项研究，子模型，代表，子模型为开发了，并且集成在分布的CFD框架 图1.转台式熔化炉的例证和在熔炉里面复杂现象。一个小块熔化的子模型与口平衡(PBM)并且被集成了CFD根据处理模型.1. 程序模型的基础-CFD 的一般介绍 模型治金的程序包括复杂的动力现象，热现象和对传送起重要作用的反应动力。作为研究手段，CFD对于研究各种不同的治金程序是有用的。 在这一项研究中,一个商业的 CFD 包装, ANSYS-CFX 5.6,(2003)被当作程序模型的一个结构使用, 其中加倍使用了子模型。 工业的旋转熔炉内部刻度的直径为3米, 包括内壁，外部的直径为 3.65 m，长度为6.9 m。熔炉有三部分组成：上半部分、内壁、下半部分。狂暴的液体流和燃烧的瓦斯区、热辐射区构成模型的上半部分，固体流态盐和铝金属构成模型的下半部分。熔炉的旋转,大约1.33 转/每分,建造在熔炉墙壁中的桨的激荡并不包含在这个模型之中。 没有固定结构的网孔在这一项研究被应用,网孔的总数是88,566 。较好的网孔被用于一些容易被破坏的区域,如熔炉和火焰区域,较粗的网孔被用在熔炉的末端和内壁中。处理器时间对于一个 Pentium 4,2.66 十亿赫兹的个人计算机运行整个模拟或主要部份大约 35 h （计时）。 1.2. 小块盐域的固态液体区域被认为一种的固体、和盐固体混合物。.3.起始和边界条件 1.4. 物理模型.2. 单一过程的废弃熔化模型要计算小块的二熔化(盐和铝金属)系统在回转炉熔化速率，实验性研究(， 2002)和数字塑造(， 2003)是一铝微粒在熔融金属和盐融解。 小块微粒的熔化的过程依靠同水准 (例如大小、形状、构成和最初的温度)，大块融解的(例如融解的温度、液体动)，当粒子通过盐层（如热性能该盐熔体，停留时间，在盐层和高速通过盐层）如果废料的粒子被视为领域与原始半径R0，节约能源方程传热在该系统可描述如下（ 其中r是粒子半径， T是粒子温度是时间，熔点壳， 和分别是是热导率范围是性的金属球。热平衡在， 和壳，表示 （3） 。 壳形成时，冷金属粒子成为一个热熔胶。为壳的发展和重熔从大量融化到凝固壳时热平衡，熔体和硬壳之间的关系可以通过公式（4）中的B.C.2表示。如果批量熔体在这个过程中一铝颗粒通过盐层和进入金属，可能有两个壳形成如果熔点范围是高于该壳，将不会有任何预先融化的领域并且情况，当微粒是充电的通过盐层数(例如热量物产盐融解、居住时间在盐层数和速度穿过盐层数)的。 如果小块parti- cle被认为球形与一条原始的半径 R0，能源节约等式由于热传递在系统能描述如下 为球形的热化，那坚实核心的半径， qp是金属球形的熔点，并且DHp是熔解潜热的球形。 同样，如果球形的熔点低于那壳，前熔化球形内部的边盐壳也许发生，然后治理的等式的界限(3)，可以如下被表达，假设，金属液体在壳里面是独特的，并且它合计 . . . 图2.盐壳的形成和铝微粒在回炉的实验性数字结果。 3. 结果.1. 一般结果动、气体燃烧、辐射和被共轭的热传递在回转炉是在CFD框架在气体区域，在熔炉过程的详细信息可以得到。 其中一个模的主要目的是对在某情况下总熔化的时间。 图6显示保持，包括小块和盐的总固体量的改变的历史，反时间。 值得注意的是，被的比率由的总重量，包括小块和盐。 可以被认为主要标准为熔化的过程， 图4.气体燃烧和在气体区域t = 9600 s。 图5. 在熔炉温度t = 9600 s时。 图6.固体(小块和盐)在小块盐区域比率由总重量)。5. 结束语基于处理模型开发了CFD，、热传递、天然气燃烧和辐射传热小块过程被模仿。 在模型测量的数据运用了最初和边界条件，并且为样检验。 用子模型为小块熔化，并且小块开发并且集成了CFD框架。 一个模型铝小块熔化通过小块料分类建立一定数量的小块小组。 熔化速率为每个小组每个，每计算在熔化的子模型和CFD之间根据框架与交换。 因而复杂小块料的分布的本质可以被考虑到。参考Aluminium Handbook, 2003. Forming, Casting, Surf