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超薄快速铸轧的凝固前沿计算及应用研究

张璋  
【摘要】:本文是在二百多次超薄快速铸轧试验并取得成功的基础上,以能量守恒原理为主线研究铸轧过程能量转换与铝熔体形态演变的关系,以此为基础对铸轧铝熔体凝固前沿的形状和位置及其与铸轧工艺的相关规律进行分析研究。 第一章主要是在查阅了国内外有关凝固前沿的形状和位置分析及铸轧工艺规律研究文献的基础上,概述了当前对凝固前沿的形状、位置分析及工艺规律研究的现状及技术发展要求。 第二章根据凝固前沿的物理特点,从稳态铸轧状态,抽象出铸轧区等温面概念;根据金属凝固时,释放的结晶潜热不变的原理,建立了单位时间内冷却水带走的热量中属结晶潜热部分与液态金属转变为固态带坯所释放的结晶潜热之间的等式关系;从而推导出等温面形状和位置算式。并应用算式计算了两种实验轧辊在超薄快速铸轧时的等温面的形状和位置。 第三章主要内容是对试验铸嘴内腔的流场进行了仿真。由于超薄快速铸轧板坯横断面厚度分布的变化与铸轧区中熔体流场的变化相关度大,调整铸嘴内流场将影响横断面上各点凝固前沿的位置,也会硬响影响横相板厚的变化,因此调整熔体流场是获得符合要求板坯横断面厚度分布的重要途径,本章对铸嘴的不同型腔结构进行流场仿真,研究注入铸轧区熔体流场的变化规律,并分析了浇铸工况变化对等温面的形状和位置的影响,为板坯横断面厚度分布控制提供依据。 第四章是在建立了流场和板坯横断面形状的数学模型的基础上,应用超薄快速铸轧试验数据对等温面的形状和位置算式进行了验证。 第五章是使用第二章定义的形状系数对铸轧的轧制过程进行了描述,采用超薄快速铸轧的实验数据计算了超薄快速铸轧中是否存在前滑、后滑。应用ANSYS软件对轧制区变形及对等温面形状和位置的影响进行了仿真,并分析了轧制变形对等温面形状和位置的影响。 第六章是以等温面形状和位置算式为基础,以形状系数为核心,分析了各主要铸轧工艺参数相互之间的关系及其对形状系数的影响。 第七章是全文的结论与展望。


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