连续铸轧流变界面热行为研究

【摘要】：本论文以铝连续铸轧过程为对象系统分析了金属[液—固]、[固—固]界面接触热导的产生机理,以界面热流中的电子、声子行为为基本依据,对影响实际接触界面传热的主要因素进行了分析,探讨了不同表面氧化膜厚度下的界面传热机制;分析了铸轧工作界面传热的特点,推导了接触热导的计算模型;用热脉冲法实现了塑性变形下的接触热导测试,实验研究了压力、界面介质与氧化膜对热导的影响;建立了铸轧过程温度场和轧制力的仿真模型,对铸轧过程的工艺规律进行了仿真分析。 研究工作主要包括如下几个部分: 1.运用固体物理学的金属电子理论结合金属准原子模型,建立了基于能量载子的金属实际接触区接触热导计算模型,定量分析了界面温度、氧化膜厚度与势垒高度、费米能及配副材料声学失谐对接触热导的影响,探讨了不同氧化膜厚度下的微观传热机制。 2.分析了铸轧过程凝固界面接触热导的影响因素,提出了固相率的计算模型,从铸轧实际生产过程热平衡与传导的宏观参数,获得铸轧界面接触热导的统计值。 3.分析了在材料发生屈服变形条件下,影响界面实际接触面积的主要因素,得到了轧制界面接触热导的理论模型。 4.实验研究了X合金材料不同厚度表面氧化层的接触热导,分析了影响X合金表面氧化膜厚度的主要因素;通过自制夹具,实现了用激光热导仪测试试件发生塑性变形条件下的接触热导,研究了界面介质、氧化膜、粗糙度及接触压力对接触热导的影响,建立了塑性变形下的接触热导实验研究模型。 5.建立了铸轧过程温度场和轧制力的计算模型,编写了计算程序,对国内两种铸轧机进行了实例分析,通过与现场测试数据的对比分析,验证了计算程序和边界条件的可靠性。 本论文的研究工作,可以为铸轧机设计、铸轧工艺控制和铸轧过程工程热物理规律的技术实现提供理论参考,期望对铝装备技术的发展有所稗益。