Cu-Ag合金热型连铸凝固过程数值模拟

采用交替显式直接差分法建立了Cu-Ag合金热型连铸凝固过程温度场模拟的差分数值方法,并研究了不同工艺参数对温度场分布的影响.模拟结果表明,连铸速度、型口温度和冷却强度对Cu-Ag合金凝固过程固-液两相区的位置和大小有影响.随连铸速度增大,液固界面位置从型内向型外移动.     

热型连铸锌铝合金的缺陷形成与机理

对5种典型锌铝合金在热型连铸工艺条件下的连续定向凝固进行了研究, 探讨该工艺下锌铝合金线材表面缺陷的产生机理, 并对部分缺陷的组织结构进行了显微分析. 结果表明 只有金属液压头、型口温度、拉铸速度和冷却条件诸工艺参数在一定范围内的协调配合, 才能拉铸出表面光滑的锌铝合金线材. 不合理的工艺参数将导致热裂、表面粗糙、糊状型口和拉漏等缺陷. 固液两相区的形状和位置对上述缺陷的形成有重要影响, 当固液两相区位于型口或型内时, 凝固界面将向型内凸入, 如果剩余液体不能抵消凝固收缩, 就会出现表面粗糙; 若凝固界面深入型内较多, 则使型内凝固的铸锭摩擦力过大, 形成热裂; 固液两相区移至型外, 凝固界面将变成平面, 容易发生拉漏.     

热型连铸工艺参数的数值分析

根据热型连铸技术原理,建立了热型连铸凝固过程一维稳态温度场的物理、数学模型.通过数值计算,得出了铸型出口温度、冷却距离、拉铸速度和水的冷却强度等工艺参数对固液界面位置的影响.结果表明,该模型较为准确地反映了热型连铸的传热特点,铸型出口温度、冷却距离、拉铸速度和水的冷却强度对固液界面位置有明显影响.     

基于一维稳态传热的纯金属热型连铸模型化分析——模型描述与参数定义

热型连铸是一种将定向凝固和连续铸造技术结合起来的近净成形(near-net-shape)新技术,在新材料开发与加工中获得了日益广泛的应用.根据热型连铸的基本原理和工艺特点,基于一维稳态传热分析,对纯金属热型连铸过程进行了模型化处理.定义了当量热导率和当量换热系数等模型化的工艺参数,获得了以固液界面为位置坐标原点的铸坯轴向温度分布解析解,可以对铸型温度、拉铸速度、温度梯度、固液界面位置、当量热导.率和当量换热系数之间的关系进行求解.给出了模型的物理数学描述和解析解;以纯锌为例阐述了根据实测温度分布曲线和固液界面位置确定当量热导率和当量换热系数的方法;以纯铜为例计算了固液界面位置、铸型温度和拉铸速度之间的匹配关系,计算结果与实验数据相符.     

热型连铸过程的一维稳态传热模型

根据热型连铸技术原理,建立了热型连铸凝固过程一维稳态温度场的物理、数学模型.通过数值计算,得出了铸型出口温度、冷却距离、拉铸速度和喷水冷却强度等工艺参数对铸坯固液界面位置的影响.计算结果与文献上报道的实验结果吻合较好.     

热型连铸过程的一维稳态传热模型

根据热型连铸技术原理,建立了热型连铸凝固过程一维稳态温度场的物理、数学模型.通过数值计算,得出了(理论分析了)铸型出口温度、冷却距离、拉铸速度和喷水冷却强度等工艺参数对铸坯固液界面位置的影响规律.计算结果与文献报道的实验结果吻合较好.     

制备参数对HCCM水平连铸Cu-0.36Be-0.46Co铍铜合金板材表面质量、组织和性能的影响

采用热冷组合铸型(HCCM)水平连铸工艺制备了宽度300 mm、厚度10 mm的Cu-0.36%Be-0.46%Co(质量分数)合金板材,研究制备参数对连铸合金板材固/液界面位置和形状、表面质量和组织的影响规律。结果表明:随着热型加热温度的降低、冷型段一次冷却水流量的增大和拉坯速度的降低,合金板材的表面质量随之提高。随着热型加热温度的升高、一次冷却水流量的减小和拉坯速度的增大,合金固/液界面位置从热型段向冷型段移动,沿板材宽度方向的固/液界面形状由凸向固相的“U”状转变为“W”状,且凸向固相程度增大,组织变化为粗大平直柱状晶→细长对称倾斜柱状晶→混晶→等轴晶。合理的制备参数为热型加热温度1100℃、拉坯速度50 mm/min、一次冷却水流量Qul=Qur=400 h/L、Qum=600 h/L、Qll=Qlr=400 h/L和Qlm=600 h/L。所制备的合金板材具有良好的表面质量和沿连铸方向柱状晶组织,表面粗糙度Ra=2.2μm,屈服强度和抗拉强度分别为212 MPa和353 MPa,断后伸长率为35.0%,无需表面处理可直接用于后续冷轧加工。     

基于一维稳态传热的纯金属热型连铸模型化分析

基于已有的热型连铸一维稳态传热模型及其分析解，导出了固-液界面前沿液相的温度梯度GL和冷却速度吃随拉铸速度V变化的关系式。计算结果表明，稳态热型连铸过程中，铸坯固-液界面前沿液相温度梯度GL随着拉铸速度矿的增加而减小；固-液界面前沿液相的冷却速度RL随拉铸速度V呈非单调变化，存在一个最大值。在“铸型温度-拉铸速度”坐标系中绘制出固-液界面位置h、温度梯度GL和冷却速度RL的等值线图，全面反映了稳态热型连铸过程中工艺参数的变化规律。计算所得的工艺相图与文献中由实验结果总结出的工艺相图相符。     

热型连铸过程的一维稳态传热模型

根据热型连铸技术原理，建立了热型连铸凝固过程一维稳态温度场的物理、数学模型。通过数值计算，得出了铸型出口温度、冷却距离、拉铸速度和喷水冷却强度等工艺参数对铸坯固液界面位置的影响。计算结果与试验结果吻合。     

热型连续铸造法的原理及应用

通过对热型连铸原理的介绍及对有关文献的综述，论述了热型连铸的工艺特点和连铸金属的凝固特点，讨论了铸型出口端温度、冷却点至铸型出口端距离和拉铸速度等工艺变量对铸造金属内的温度场、凝固前沿液相温度梯度、固液界面位置、固液两相区长度和位置、拉铸过程、铸材结晶方式和形态及铸材表面质量的影响，并介绍了该工艺的工业应用典型实例     

Zn—Al合金热型连铸定向凝固的晶体生长机理

对热型连铸条件下Zn-Al系列合金引锭时的晶体形核和随后的本的竞争生长过程进行了探讨,组织观察表明,单向热流条件下引锭端部生核的晶粒当其枝晶择优生长方向与热流方向一致时才能生长,其它取向的晶粒逐渐被淘汰,合金的凝固特性对选晶过程有极大的影响,ZA5和ZA8合金由于凝固范围窄,晶体直接由引锭端部的晶粒通过竞争生长获得柱状晶组织,ZA12,ZA22和ZA27含Al量高,凝固范围宽,其平行柱状晶组织是从引锭端部的等轴晶区发展而来的。     

MICROSTRUCTURE ANALYSIS AND MECHANICAL PROPERTIES OF Zn—Al ALLOY ROD PRODUCED BY HEATED MOLD CONTINUOUS CASTING

The new technology of continuous casting by heated mold was used to produce directional solidification ZA alloy lines to eliminate the inter defects of these lines and increase their mechanical properties. The results are as follows: (1) The microstruc-ture of the ZA alloy lines is the parallel directional dendritic columnar crystal. Every dendritic crystal of eutectic alloy ZA5 was composed of many layer eutectic β and η phases. The micro structure of hypereutectic ZA alloys is primary dendritic crystal and interdendritic eutectic structure. The primary phase of ZA8 and ZA12 is β, among them, but the primary phase of ZA22 and ZA27 is a. (2) Through the test to the as-cast ZA alloy lines made in continuous casting by heated mold, it is found that the tensile strength and hardness increase greatly, but the elongation decreases. With the increase of aluminum amount from ZA 5 to ZA 12, ZA22 and ZA27, the tensile strength increases gradually. ZA27 has the best comprehensive mechanical properties in these     

挤压铸造方式对ZA43合金力学性能的影响

从合金液的流动和压力损失的角度 ,研究了两种挤压铸造方式对ZA43合金力学性能的影响。结果表明 :冲头式挤压铸造使合金液反向充型流动 ,改善了ZA43合金的凝固条件 ,有利于补缩 ,且压力损失小。柱塞式挤压铸造虽然也加强合金液流动 ,但没有宏观的充型运动 ,且压力损失大。为获得高塑性ZA43合金铸件 ,柱塞式挤压铸造所需的比压比冲头式挤压铸造的大得多     

挤压铸造方式对ZA43合金力学性能的影响

从合金液的流动和压力损失的角度,研究了两种挤压铸造方式对ZA43合金力学性能的影响。结果表明:冲头式挤压铸造使合金液反向充型流动,改善了ZA43合金的凝固条件,有利于补缩,且压力损失小。柱塞式挤压铸造虽然也加强合金液流动,但没有宏观的充型运动,且压力损失大。为获得高塑性ZA43合金铸件,柱塞式挤压铸造所需的比压比冲头式挤压铸造的大得多。     

热型连铸固液界面位置和形状的控制分析

在对横引式金属圆杆、圆管热型连铸试验基础上，分析了固液界面位置和形状的影响因素，提出通过提高铸型的温度梯度来加强对固液界面位置和形状的控制，以扩大热型连铸工艺参数配合的范围。     

Continuous Casting of Single Crystal Ingots by the O.C.C. Process

To prevent the nucleation of crystals on the mold wall in the continuous casting of metals, a heated mold that maintained that temperature above the solidification temperature of the cast metal was used instead of the conventional cold mold. The cooling of the ingot was conducted outside of the mold. Heat was conducted axially along the ingot from the mold zone to the cooling zone. The principle of the O.C.C. (Ohno Continuous Casting) Process® was applied to the horizontal casting and vertical (upward) casting of wire and platelike ingots of Sn and Al. The ingots consisted of a completely unidirectionally solidified structure. It was possible to obtain a long single crystal ingot as a result of the growth competition of crystals.     

Pb-Sn合金凝固通道偏析的实验与数值模拟研究

通过实验和数值模拟研究了Pb-19%Sn合金侧向凝固过程中的通道偏析.结果表明:铸锭侧向冷却时,糊状区中的富集溶质(Sn)由于密度小而向上运动.固相分数愈大,枝晶间流动强度愈小.偏析通道中的富集溶质相对于周围凝固时间长;通道由糊状区向最后凝固区域生长.侧向凝固的铸锭在顶部形成正偏析,在底部形成负偏析,在表面形成"沟槽"偏析,在铸锭内部形成A形偏析.基于本文数学模型的数值模拟结果与实验模拟结果一致,可反映侧向凝固与通道偏析的形成规律.     

钢液导热系数对大型钢锭凝固过程的影响

数值模拟是提高大型钢锭质量、优化浇铸工艺、降低实验费用和帮助缺陷诊断分析的重要手段之一.模拟结果是否可靠很大程度上取决于数学模型假设是否合理,合金热物性参数和边界条件的设置是否准确等因素.利用ProCAST铸造模拟软件,分析了钢液导热系数对钢锭充型和凝固过程中的温度分布、凝固时间和缩孔、疏松的影响规律.结果表明,导热系数的提高显著缩短钢锭整体凝固时间,增加钢锭中心产生缺陷的可能性,因此有必要在模拟计算之前准确测量该物性参数.另外,对于在同一模具中浇铸具有不同物性参数的各类合金,该结果为了解其凝固规律提供了参考.     

横向翻转浇注工艺铸造耐压外壳铝合金铸件

从铸造工艺、工装设计上进行改进创新，采用横向翻转浇注工艺铸造耐压外壳铸件。铸件在凝固过程中能从冒口不断地得到液态金属的补充，实现定向凝固。减少铝液二次氧化带来的夹渣，使铝液充型过程平稳，不易发生紊流。解决了铸件法兰密封面弥散性针孔和铸件轴密封处及凸台因壁厚不均产生缩松造成气密性差的问题。在实际铸造过程中通过对模具预热温度、合金浇注温度、翻转速度进行控制，提高了铸件整体质量。通过几年批量生产验证，一次检漏合格率达到99．8％。