离心铸造复合轧辊凝固过程的数值模拟和微机监控

本文使用有限元方法对离心铸造复合铸铁轧辊凝固过程进行了数值模拟,建立了离心铸铁轧辊复合层凝固过程温度场模型。数值模拟技术可以从理论上预测凝固规律,并可辅助轧辊生产工艺设计,在此基础上研制了以MCS—51系列8031单片机为主控单元的微机化红外测温监控系统。该系统通过键盘通讯、数据采集及运算可以预报离心浇注机停机时间和温度,并可打印输出采样温度和时间,实现复合轧辊生产的微机监控。微机化红外测温监控系统已在生产中应用,防止了废品,有效地提高了离心铸造复合轧辊的质量,取得了良好的经济效益。     

电磁连续铸造法制备高速钢复合轧辊

进行了高速钢复合轧辊的电磁连续铸造实验,在工艺参数匹配得当的情况下,制备出了外观形状规整、振痕轻微,内部组织致密,结合面质量良好的辊坯。分析结果表明,辊坯从外到内依次为激冷凝固层、枝状晶区、界面结合区和辊芯金属区。外层高速钢主要是马氏体+贝氏体+残余奥氏体+合金碳化物组织,其中的共晶碳化物呈迷宫状、短条状和粒状,辊芯为珠光体+沿晶界析出的少量铁素体,晶粒细小。双金属复合界面的结构主要由扩散层、激冷凝固层和柱状晶区组成。     

复合轧辊铸造工艺及凝固模拟研究现状

介绍了复合轧辊的几种铸造工艺及其特点,并对结合层和缩孔、缩松凝固模拟的现状进行了总结。     

复合轧辊静态铸造凝固过程数值模拟

以Fluent6.3为计算平台,采用两维凝固模型,在浇注温度一定的条件下,研究了辊芯表面预热温度对静态铸造复合轧辊凝固过程温度场的影响,结果表明:随着辊芯预热温度的不同,复合轧辊凝固过程的温度场呈现出不同的特点,当预热温度较低时,其最后凝固的位置位于外层金属中间的某一位置,当预热温度较高时,最后凝固的位置位于外层金属和辊芯之间的界面上.当预热温度高于1 250 ℃时,外层金属和辊芯之间能够形成牢固的冶金结合.     

高速钢复合轧辊液固结合过程数值模拟

在试验的基础上,建立了高速钢复合轧辊铸造过程中外层高速钢钢液充型湍流流动及辊芯和外层高速钢液固结合时的三维速度场和温度场的计算模型,模拟了辊芯预热温度对凝固及界面结合情况的影响。结果表明,高速钢钢液在铸型中是从下到上、从两侧的交界面向中间顺序凝固的,但随着辊芯表面预热温度的不同,呈现出不同的特点。在同一截面上,当预热温度较低时,其最后凝固的位置位于工作层金属中间的某一位置,当预热温度较高时,最后凝固的位置位于工作层金属和辊芯之间的界面上。预热温度较低时,两者之间将难以形成冶金结合,预热温度适宜时,两者之间可以形成良好的冶金结合,适宜的辊芯预热温度为1100~1200℃。     

高铬复合铸造轧辊综述

新材质高铬复合铸造轧辊是近三十年来继采用铸造适的高合金无限冷硬轧辊和合企半铜轧辊之后，轧辊制造技术的一大革新．综述了高铬的铁轧辊、高铬铜轧辊国内外制造工艺（化学成分的选择、热处理工艺等）及其应用效果。     

连续铸造凝固过程数值模拟的研究进展

介绍连续铸造凝固过程数值模拟的研究内容，包括连续铸造结晶器区的流场、温度场数值模拟和流场、温度场、浓度场三场耦合数值模拟以及新型连铸技术数值模拟的研究概况，提出连续铸造数值模拟的发展方向。     

电磁复合铸造轧辊凝固过程分析

利用计算机模拟技术,深入分析了电磁复合铸造轧辊的凝固过程。结果表明,电磁复合铸造轧辊的凝固是自下而上,由外向内的凝固过程。这种凝固方式既有利于金属补缩和夹渣的上浮,又有利于界面的充分熔合和元素的扩散,能够减少铸造缺陷,提高界面性能。     

双流浇注连续铸造过程浓度分布数值模拟

本文初步建立了双流浇注连续铸造圆柱坯的浓度分布数值模拟的数学模型,分析了不同工艺参数下的浓度场分布特征,包括拉坯速度、内导管插入深度和内浇包温度.并比较了内浇包熔体含量的模拟结果与铸坯横截面上Cu含量的试验结果,两者基本吻合.     

半连续铸造复合铸锭的数值模拟研究

建立了一个描述300mm×500mm的7A52/7B52铝合金复合铸锭铸造复合过程的数学模型,对铸造复合过程中的流场和温度场进行了数值计算,研究了铸造速度对流场、温度场的影响规律,提高铸造速度时,液穴深度增加,复合界面处回热温度提高,铸造速度为45 mm/min时铸造复合过程能顺利进行。将计算结果和实验测温结果进行了对比,结果表明,计算结果和实际测温结果能较好对应,以计算结果进行指导获得了结合良好的复合铸锭。     

基于铜包铝复层圆坯水平连铸的数值模拟与试验研究

利用Fluent TM模拟软件研究芯部铝液浇注温度、拉坯速度等工艺参数对水平连铸铜/铝复层铸坯温度场、液相率及流场的影响,并进行试验验证。结果表明,芯部铝液浇注温度越高,与铜管接触的铝液温度越高,液穴深度越深,铝铜之间越易发生反应;拉坯速度越快,铝液液穴深度越深,液态铝与铜管壁接触时间越长。铝液浇注温度控制在710~730℃,拉坯速度为200mm/min时可以获得优质的铜/铝复层铸锭,模拟结果与试验结果具有较好的一致性。     

铜包铝双金属复合材料连铸充芯成形工艺研究

设计和制造了双金属充芯连铸一次成形设备，并通过一系列的试验确定了合理的工艺参数，试验证明：在下坩埚和水冷铜结晶器接触长度为20mm，二次冷却喷水口位置在结晶器下95mm处，铜液温度为1250～1320℃，铝液温度为700℃左右，拉速为16mm／min时，拉制出良好的铜包铝复合棒。     

铜包铝气压连铸成形工艺

在自制的铜包铝气压连铸成形设备上,成功地连铸出内径为8mm,铜层厚度为2mm的小尺寸铜包铝双金属连铸复合棒坯。复合棒坯连续稳定,表面质量良好。经扫描电镜观察和剪切强度测试,发现铜包覆层厚度均匀,内部铜铝界面形成具有一定厚度的扩散边界,内外层金属实现了有效结合。经过后续拉拔加工,成功制备出外径为0.95mm的铜包铝复合线材,经测试,其退火后的抗拉强度,伸长率和电阻率分别为208.43MPa,13.44%,2.454×10-6Ω·cm。     

不同模型腔角下铜铝复合连续包覆过程的数值模拟

利用有限元软件对铜铝复合连续包覆成形过程进行二维有限元数值模拟,详细研究了不同模具模型腔角下金属的流动规律、挤压力、模具载荷、应力、应变分布的影响规律。结果表明,在30°～60°的型腔角度中,模型腔角越小,金属流动越均匀,挤压力越小,越有利于节省能耗、降低成本。从包覆复合的结合面质量方面考虑,模型腔角越小越有利。从防止应力集中,保护模具角度考虑,应选择小的模型腔角。从变形效率方面来说,模型腔角越小越好。在TLJ400连续挤压机上进行了铜铝复合的连续包覆工艺试验,试验结果与数值模拟结果相符合。     

热型连铸凝固过程微观组织形成的数值模拟

采用宏观一微观耦合的方法，建立了宏一微观统一的数学物理模型[直接差分（Direct Difference）一元胞自动控制（Cellular Automaton）模型，即CA-DD模型]，模拟了热型连铸过程中晶粒的竞争生长过程，并研究了不同工艺参数对固-液界面形状及晶粒竞争生长的影响。模拟结果表明，采用宏-微观耦合的方法模拟热型连铸过程中微观组织的演化过程以及各种工艺参数对组织形成的影响是有效、可行的。     

水平连铸直接复合成形铜包铝复合材料的组织与性能

研究了水平连铸直接复合成形铜包铝棒材的制备工艺和组织性能及退火处理对界面层塑性的影响。结果表明,采用水平连铸直接复合成形法在芯管长度L=210mm、铜铸造温度tCu=1230℃、铝铸造温度tAl=770～850℃、一次冷却水流量Q1=600L/h、二次冷却水流量Q2=600～800L/h、平均拉坯速度v=60～87mm/min的可行工艺窗口下能够制备出直径为30mm、铜包覆层厚度为3mm、质量良好的铜包铝复合棒材。在退火温度为530℃、保温时间为50min的工艺条件下,退火处理后可明显改善界面层的塑性。铜包铝复合棒材的抗拉强度和伸长率分别为80～94MPa和18%～31%。     

方坯连铸非稳态充型过程流场温度场耦合数值模拟

采用CFD商用软件Flow-3d,对C的质量分数为0.2%的碳钢165mm×165mm方坯连铸非稳态充型过程中结晶器内钢水在流场、温度场耦合作用下的凝固和流动状况进行数值模拟。结果表明,内置冷却器在连铸充型过程中可以明显地提高传热效率,降低钢液冲击深度。内冷却器对钢液的流动影响很大,可以减缓钢液的流动速度,减少冲击深度,并能使钢液的流动更加均匀,提高铸坯质量。     

连铸结晶器数值模拟的研究现状与发展趋势

随着连铸产业的发展,连铸结晶器的设计与开发变得尤为重要,连铸结晶器数值模拟技术也越来越受到人们的重视.本文介绍了连铸结晶器数值模拟技术的发展历史以及现阶段的研究状况,并总结了现阶段结晶器数值模拟中的关键问题以及相应的处理方法,对结晶器数值模拟技术的发展趋势做了初步探讨.     

双辊薄带连铸过程数值模拟

针对双辊薄带连铸过程,使用了耦合湍流流动和凝固传热的三维数学模型,模拟计算了使用楔型布流系统浇注时,连铸熔池内钢水的流动形态和凝固情况。结果表明,楔型布流系统可使钢水在熔池内合理分布,有利于均匀凝固。     

连铸凝固传热全过程数值模拟与控制

基于传热学、凝固理论、熔渣理论,建立了凝固传热有限差分数值模型,对连铸全过程进行热状态、凝固状态分析及工艺控制,模型考虑了钢的热物性参数随温度变化的关系.并根据连铸冶金准则和目标温度控制进行二冷优化,获得合理的温度分布和二冷水量分布,实现最佳铸坯品质,同时针对不同钢种的凝固特点,对保护渣性能进行设计.计算值同现场实测数据进行对比,有较好的一致性.最后研究了浇注温度、拉坯速度、二冷配水等工艺参数对铸坯表面温度、液芯长度和凝固坯壳厚度的影响,以及浇注工艺对连铸保护渣指标的影响.