工艺参数对双辊薄带铸轧中心层偏析影响

双辊薄带铸轧过程中工艺参数对中心层偏析有重大影响,针对双辊薄带铸轧机的特点,利用多相流技术建立完全耦合溶质场、流场、温度场的数学模型,对铸轧熔池中液相-液固两相-固相同时存在的复杂凝固过程进行模拟仿真,研究分析铸轧熔池中Mg、Si元素溶质场与流场分布特征,对比研究不同工艺参数(浇铸温度、辊缝宽度)对铸轧薄带中心层偏析的影响规律,并结合铝合金6061的铸轧实验对结论进行验证。     

不锈钢薄带液态铸轧过程的数值模拟

基于耦合的三维 Navier- Stokes动量方程和能量方程建立了双辊铸轧不锈钢薄带的流——热模型。利用有限元法计算了不同铸轧速度和不同浇铸温度下熔池内的流场和温度场 ,得到了不同工艺条件下熔池内凝固变化的情况 ,给出了铸轧辊轴向不同位置的热流密度的变化的情况 ,与试验测量趋势吻合     

双辊薄带不锈钢铸轧过程数值模拟

采用有限元法模拟了双辊铸轧不锈钢过程的流热耦合问题;分析了铸轧速度对熔池内流场、温度场的影响以及流场与温度场之间的相互影响;通过熔池内温度场及温度梯度分析了熔池内凝固的发展及其对热流密度变化的影响。此模拟结果可以为控制铸轧过程的稳定提供有效的数据。     

铝薄带铸轧流热耦合的数值模拟

采用有限元法，用ANSYS软件计算并描述了水平式双辊铸轧铝薄带熔池内液态金属流动与传热的N-S动量方程、能量方程及κ-ε湍流双方程等。分析了不同入口温度对凝固终点位置的影响，以及根据计算出的热流密度推出了铸辊与熔池间的传热规律。此模拟结果可以为控制铸轧过程的稳定提供有效的数据。     

双辊铸轧热-流-组织耦合模拟及铸轧区组织精细分析

以二辊φ160 mm×150 mm铸轧机为研究对象,以1060纯铝为材料,利用ProCAST的CA-FE模块,建立了铸轧过程的热-流-组织间接耦合模型,研究了铸轧工艺参数对凝固组织与热变形的影响.基于微小变形率下凝固组织形貌未发生变化的假设,建立了铸轧区凝固组织精细化标准.通过铸轧实验验证了仿真模型的准确性,确定了Kiss点以下高度为1 mm区域作为精细化分析参数统计区的合理性.依据该精细分析标准,给出了铸轧速度、浇铸温度、熔池高度、带坯厚度及液态金属凝固形核率等参数对凝固组织和热变形量的影响规律.发现柱状晶尺寸变化与热变形量的变化具有一致性,仅提升液态金属的形核率,可以有效改变凝固组织尺寸和类型.因此,在铸轧设备能力允许的范围内,同时增大热变形量和凝固形核率是一种提升铸轧铝带质量和性能的方法.     

基于Kiss点位置的双辊薄带铸轧熔池界面换热模型

针对双辊薄带铸轧工艺熔池界面换热规律问题,基于铸轧浇铸工艺的特点以Kiss点为界将熔池接触区分为软接触区和刚性接触区两部分,建立新的界面换热模型;通过6061铝合金界面换热实验,以及Procast软件的反向求解模块Inverse推导得出铸轧界面换热系数和热流密度随时间的变化规律,并利用铸轧实验验证了模型的精确度。结果表明,熔池区界面换热分布规律与铸轧速度、浇铸温度、Kiss点位置、材料的热物性参数及辊面粗糙度等因素均有关。     

碳钢-不锈钢固-液复合铸轧的热流数值模拟

铸轧区的温度分布是影响铸轧过程的稳定性和复合带材质量的重要因素。根据流体力学及双辊铸轧技术的特点建立了数学模型,运用Fluent软件对碳钢-不锈钢固液复合铸轧进行了模拟计算,得到了不同浇注温度和铸轧速度下熔池内温度场的变化情况,分析了浇注温度、铸轧速度分别对温度场的影响情况,此模拟可预测不锈钢水凝固前沿的位置,为双辊固液复合铸轧工艺的进一步研究提供借鉴。模拟结果表明,铸轧速度对熔体温度分布的影响要大于浇注温度。当浇注温度为1 803K,铸轧速度为6m/min时可保证铸轧稳定进行。     

薄带双辊铸轧过程凝固组织的数值模拟

采用有限元方法计算铸轧过程中的宏观传输现象,用元胞自动机方法模拟微观凝固组织,将二者耦合模拟了双辊铸轧薄带凝固过程中晶粒的形核与长大过程,实现了对双辊铸轧薄带凝同过程组织演变的模拟;并以镁合金AZ31B为对象,研究了薄带铸轧工艺过程中的主要工艺参数(浇注温度、铸轧速度等)对镁合金薄带凝固组织的影响规律,从而为通过工艺优化来控制铸轧薄带的凝固组织提供了理论依据.     

双辊薄带铸轧熔池流热耦合的三维数值仿真

把双辊铸轧熔池处理成钢水和大气的自由表面两相流,考虑了实际生产过程中铸轧辊的转动,建立了铸轧熔池内钢水三维流动传热耦合数学模型。通过此模型,计算并分析了采用楔形布流器时,铸轧熔池内钢水的流动形式和温度分布情况。结果表明,钢水在熔池内以布流器侧水口的位置为基准,在侧水口上部和下部区域分别存在着强弱程度不同的钢水回旋区域。Kiss点(凝固结束点)的高度在纵向上根据侧水口的位置近似呈余弦形式分布。     

基于熔池边界层温度的双辊铸轧界面换热数学模型

熔池与结晶辊接触界面的换热边界条件是制定双辊薄带铸轧工艺的重要参数。针对现有的换热数学模型不能合理描述铸轧开浇和稳定阶段接触界面的热交换问题,基于熔池边界层温度和凝固组织枝晶间距建立了接触界面的换热数学模型。以1Cr18Ni9Ti不锈钢为例,对铸轧稳定阶段的数学模型进行了计算,模型计算结果与试验结果相吻合,验证了本文所建立换热数学模型的准确性。研究结果表明,钢液与结晶辊初始接触时界面热流密度为26.06 MW·m-2,随着接触界面熔池边界层温度降低,凝固坯壳收缩,热流密度显著下降,在接近Kiss点区域时趋于稳定值。     

SIMULATION OF THE TWIN ROLL STAINLESS STRIP CASTING PROCESS

1. IntroductionTwin roll stainless strip casting' process which can directly cast a thin strip with thickness less than 10mm from a molten metal pool is being researched by industrious workersall over the world. Compared with the conventional continuous casting, this process caneliminate the expansive and complex hot-rolling facilities, and can reduce both the capitalinvestmellt and the cost of production. Among various processes under development, thetwin-roll strip casting is revealed as the…     

基于ANSYS的快速铸轧过程温度场数值模拟

建立了快速铸轧过程这类具有质量输运现象的金属凝固传热有限元数学模型,考虑了影响辊套与带坯传热的界面接触热导问题,采用大型通用有限元分析软件ANSYS对快速铸轧过程中的辊套与铸坯耦合温度场进行了仿真分析,并就不同工艺参数(铸轧区长度、接触界面换热系数、浇注温度、铸坏厚度以及铸轧速度等)对铸坯温度分布及其相变区间的影响进行了系列研究,为连续铸轧特别是快速铸轧工业实验参数设计提供了依据.     

大型轧钢机机架凝固过程温度场应力场模拟分析

采用FDM/FEM集成分析系统,对152 t轧钢机机架凝固过程中的温度场和应力场进行了模拟计算;根据温度场计算显示了机架凝固过程中补缩通道变化情况。机架应力场模拟包括铸件凝固、冷却及落砂后冷却整个过程。以凝固过程中准固相区的等效应力与强度的比值分布规律为依据,对该铸件的热裂倾向性进行了预测,给出了危险区的位置。还给出了机架的残余应力和变形。模拟结果与实际生产情况较为吻合。     

镁合金压铸用模具的应力场和变形数值模拟

通过建立有限差分/有限元集成应力分析系统,模拟了镁合金压铸用模具在压铸过程承受的应力场和变形.首先采用有限差分法模拟压铸系统的三维温度场,然后利用温度载荷转换接口将温度载荷转换到模拟对象有限元模型,再计算应力场和变形.应力计算中能够处理压铸过程的合模和开模过程中的边界约束条件变化.通过分析模具在合模过程及开模时刻的应力变化和变形趋势,对铸件尺寸精确度进行了预测,对压铸过程工艺参数的优化提出了见解.     

双辊铸轧薄带钢侧封板热应力的数值分析

采用有限元法模拟了双辊铸轧薄带钢工艺中侧封板的三维温度场和热应力场。通过对侧封板的温度和应力的耦合数值模拟 ,得出了在铸轧过程中侧封板的温度和热应力的分布规律。根据热应力分析了侧封板裂纹产生机理 ,得出侧封板产生裂纹的位置与实验结果相吻合 ;同时分析了不同预热温度对侧封板温度和热应力分布的影响 ,得出了侧封板的最佳预热温度范围     

浇包内温度场的有限元数值模拟

根据实验室双辊铸轧铝薄带的实际条件。针对浇包在充满铝液至开浇前的停置过程中的温度变化问题．采用二维能量传输的数学模型和ANSYS有限元分析软件。计算了不同预热温度、不同保温方式下浇包内温度场随时间的变化规律。为确定合适的开浇时间提供了理论依据。     

基于三维有限元铸轧工艺模拟及工艺参数优化的Mg-Al合金晶粒细化(英文)

为了获得质量优异的镁合金薄板材并研究铸轧工艺参数对AZ31镁合金薄板材的温度场和热应力场的影响,基于铸轧的对称性采用ANSYS软件建立了三维几何和有限元模型。在ANSYS软件中采用smart-sizing算法进行网格划分。进行了一系列不同工艺参数下的三维温度场和热应力数值模拟。结果表明,随着浇注温度的升高,液相区和液固两相区的长度都增加;随着辊/薄板间接触的对流换热系数的增大,液固两相区的长度减小;随着浇注温度和铸轧速度的提高,两相区的长度增大。将优化的工艺参数(铸造速度2m/min、浇注温度640℃、换热系数15kW/(m2·℃)及水淬)用于镁合金铸轧试验,得到平均晶粒尺寸为50μm的镁合金板坯。三维仿真结果能更好地理解相变区的温度变化和铸轧过程中热裂纹的形成机理,为设计和优化镁合金铸轧的工艺参数提供帮助。     

镁合金薄板快速铸轧过程有限元仿真研究

为了研究铸轧工艺参数对AZ31镁合金薄板快速铸轧过程温度场和热应力场的影响,基于铸轧区板坯的对称性建立了纵截面1/2的二维几何模型;选择了基于热弹塑性增量理论的热应力控制方程;采用大型通用有限元分析软件ANSYS对镁合金快速铸轧过程中的铸坯温度场和热-应力场进行了仿真分析,并就不同工艺参数(浇注温度、接触界面换热系数、铸轧速度)对铸坯温度和应力的分布及其相变区的影响进行了研究。仿真结果增强了对镁合金快速铸轧过程相变区温度变化和热裂产生机制的理解,为快速铸轧工艺参数的优化提供了依据。