双辊薄带熔池凝固模拟分析中的关键问题

由于双辊薄带连铸工艺复杂,工序高度凝聚,应用计算机数值模拟技术辅助或代替常规物理实验对凝固过程进行仿真分析,借此获得优化的工艺参数以指导生产具有重要意义。通过对双辊薄带凝固模拟分析中的关键参数进行研究,针对不同问题建立相应的计算模型,对涉及的湍流模型、凝固模型、对换热系数、结晶潜热、导热系数、粘度等相关问题进行研究确定并开发编写UDF,为数值模拟成功及工艺参数的确定打下坚实基础。     

双辊薄带铸轧纯铝凝固组织模拟与性能分析

基于CAFE原理,建立双辊薄带连铸数学模型求解纯铝在铸轧机熔池区晶粒生长演变以及枝晶分布情况.结果表明:金属液与弯月处铸辊接触后开始凝固,铸辊表面形成大量细小等轴晶,晶粒数目逐渐减少且粗化,晶粒延<001>取向择优生长,等轴晶演化为柱状晶.Kiss点位置高度对晶粒细化有关键作用.     

双辊薄带连铸铸辊水冷系统数值模拟

利用有限体积法,对比分析双辊薄带连铸铸辊内冷却水环的布置形式及进、出口压力差对流场的影响。结果表明,进出口压力差为2.0 MPa时,沿流线方向水环内的平均流速逐渐增加,速度分布梯度最大;进、出口压力差为1.0 MPa时,沿流线方向水环内的平均流速逐渐降低,速度分布梯度降低;压力差为1.0 MPa,水环相对位置改变时,沿流线方向上各位置水环内平均流速的速度逐渐增加,速度分布梯度最小。     

双辊薄带铸轧技术

介绍双辊薄带铸轧技术的特点,工作原理,产品规范,以及技术发展的过程,重点介绍几条经典双辊薄带铸轧生产线的工艺流程及主要产品,指出双辊薄带铸轧技术的发展方向。     

双辊铸轧薄带工艺参数的计算机分析和模拟

在双辊铸轧薄带过程中最关键的是工艺参数的合适确定。通过Visual Basic程序语言，动态模拟了铸轧过程中几个重要的工艺参数，对实际生产具有重要的参考价值。     

双辊连铸薄带辊速控制模型参考自适应

为解决国内双辊连铸薄带辊速控制系统薄带成品率低、裂纹、易断带和轧卡等问题,对辊速与熔池温度场分布相互关系进行了研究:辊速与铸机出口处薄带表面温度近似线性关系。辊速越大,薄带表面温度越高且易断带;辊速越小,薄带表面温度越低且易裂纹或轧卡。通过采样薄带表面温度,建立凝固终点模型和温度反馈修正铸辊主速度给定数学模型,解决凝固终点不能测量及因干扰致其波动而不能实时修正主速度给定的问题;通过建立模型参考自适应系统解决系统实时性和鲁棒性差的问题。     

双辊薄带连铸侧封压力控制优化研究

侧封是影响双辊薄带连铸质量和工艺稳定性的关键技术。为了达到稳定控制侧封压力,防止双辊对侧封板的摩擦损耗过大或者双辊卡轧,杜绝生产过程中产生毛刺或者漏钢的目的,基于红外温度传感器采样的铸件/铸型界面温度,对侧封板受力情况以及基于分形特性,提出侧封压力与铸件/铸型界面温度的模型,研究了侧封压力与铸件/铸型界面温度的关系,结果表明侧封压力越大,温度越小且双辊对侧封板摩擦损耗大或者双辊卡轧;侧封压力越小,温度越高且易产生毛刺或者漏钢。     

双辊薄带连铸结晶辊辊面函数分析

在金属凝固过程中施加振动能有效改善凝固组织,提高铸件的综合性能.双辊薄带连铸过程中结晶辊结构对凝固过程的影响尤为重要.通过凹凸型结晶辊代替常规结晶辊将振动引入铸轧过程,根据凹凸结晶辊运动轨迹,推导出凹凸结晶辊的辊面函数.     

双辊薄带连铸结晶辊面构型对应力分布的影响

对铸轧熔池凝固过程中不同辊面构型的啮合结晶辊进行应力分析.结果表明:三维凹凸辊啮合时最大等效应力为23.1 MPa,应力趋于稳定后的波动范围为7.8～11.8 MPa;三维平辊啮合的最大等效应力为24.0 MPa,应力趋于稳定后的波动范围为7.8～12.2 MPa;二维凹凸辊的最大应力为40.1 MPa,应力波动范围为...     

双辊薄带连铸高速钢铸带中碳化物的形成及演变

采用光学显微镜观察了在工业双辊薄带连铸机上制备的M2高速钢铸带中的碳化物,利用二次枝晶间距计算了铸带的凝固速率;并用扫描电镜和透射电镜研究了高温热处理后铸带中亚稳相M2C碳化物的演变情况。结果表明：双辊薄带连铸高速钢工业铸带的凝固速率为1．7&#215;10^3K&#183;S^-1,比实验室铸带的5．4&#215;10^2K&#183;S^-1高一个数量级,远远高于工业铸锭的2&#215;10^1K&#183;S^-1;双辊薄带连铸工艺可以细化高速钢铸带中的共晶碳化物,并获得较多的亚稳相M2C碳化物,在高温热处理过程中M2C碳化物与部分奥氏体反应生成稳定相M6C和MC碳化物,使碳化物分布更加均匀弥散。     

双辊薄带振动铸轧机理及其仿真实验

针对双辊薄带铸轧过程存在的产品质量问题进行研究,设计制造了一套直径160mm×150mm振动式铸轧机。研究了振动对结晶形核及其铸态组织的影响,对比分析了振动与非振动条件下凝固区铸态组织分布及其生长规律。指出提高振动频率能够有效促进晶粒细化。同时,按工业化实验要求,利用CFD软件建立了熔池的三维流场-温度场耦合有限元仿真模型,仿真结果表明,增大振频和振幅均能强化铸轧熔池场的“搅拌”效果,进而促进晶粒细化、抑制偏析。通过仿真还发现,铸轧过程中,凝固点位置（即Kiss点高度）沿板宽方向分布不均所导致的纵向不均匀延伸,是诱发铸轧斜向裂纹的直接因素,并且Kiss点位置会随振频和振幅的增大而上移。     

双辊薄带连铸高速钢铸带中碳化物的形成及演变

采用光学显微镜观察了在工业双辊薄带连铸机上制备的M2高速钢铸带中的碳化物,利用二次枝晶间距计算了铸带的凝固速率;并用扫描电镜和透射电镜研究了高温热处理后铸带中亚稳相M2C碳化物的演变情况。结果表明:双辊薄带连铸高速钢工业铸带的凝固速率为1.7×103K.s-1,比实验室铸带的5.4×102K.s-1高一个数量级,远远高于工业铸锭的2×10-1K.s-1;双辊薄带连铸工艺可以细化高速钢铸带中的共晶碳化物,并获得较多的亚稳相M2C碳化物,在高温热处理过程中M2C碳化物与部分奥氏体反应生成稳定相M6C和MC碳化物,使碳化物分布更加均匀弥散。     

双辊连铸法制备硅钢薄带的组织和性能

采用双辊连铸工艺制备了硅的质量分数分别为0.5%,1.0%,3.0%,4.5%的硅钢薄带,用光学显微镜观察其组织,并研究了后处理工艺对薄带组织和性能的影响。结果表明:硅含量为0.5%和1.0%的薄带适合采用一次冷轧+850～950℃退火的后处理工艺,而硅含量在3.0%以上的薄带适合采用二次冷轧+950℃退火的后处理工艺;硅含量为3.0%和4.5%的薄带在冷轧并950℃退火后,其磁性能最佳,铁芯损耗约为4.30 W·kg~(-1),磁感应强度约为1.68T。     

SiCp－A356铝基复合材料薄带的双辊铸造

采用双辊铸造设备，生产了厚为２～５０ｍｍ的ＳｉＣｐ－Ａ３５６铝基复合材料簿带，研究了搅拌工艺、薄带厚度等因素对ＳｉＣ颗粒分布、铸造缺陷和薄带力学性能的影响。结果表明，当浇注前进行搅拌，并保证一定的铸造速度时，可获得ＳｉＣ颗粒均匀分布、表面质量好的复合材料薄带。比较了双辊铸造和金属型铸造两种条件下的组织和性能。     

基于改进型粒子群优化算法的双辊薄带振动铸轧压下控制系统优化

振动铸轧辊的周期性振动是诱发Kiss点波动的主要因素,亦可导致轧制力波动,最终造成铸轧薄带纵向厚度不均,为此,对粒子群优化算法进行改进,提出了在粒子群收缩因子算法基础上添加扰动因子的优化算法,并依托四种不同类型的测试函数对该算法进行了仿真分析。结合AMESim、MATLAB联合仿真平台进行仿真验证,并将该算法应用于双辊薄带振动铸轧机液压压下控制系统上进行实验验证,结果表明,在粒子群收缩因子算法基础上添加扰动因子的优化算法在收敛速度及求解精度上明显优于基本粒子群优化算法、粒子群收缩因子算法、带极值扰动的粒子群优化算法,使得实际辊缝宽度误差降低至0.1mm。该算法适用于双辊薄带振动铸轧的中试生产,增强了振动铸轧工艺的稳定性。     

快速凝固Mg-Zn-Y合金薄带组织和性能研究

在成功制备不同成分Mg—Zn—Y合金急冷快速凝固薄带基础上，利用XRF和XRD分析其成分和组织特点及其组织变化规律，采用腐蚀失重法、盐雾实验法、显微硬度测量等方法，系统研究了不同成分Mg—Zn—Y合金急冷快速凝固薄带的耐蚀性能和硬度变化规律。结果表明，随冷却速度的增大，Mg—Zn—Y合金凝固组织具有非晶化的趋势；MgZnY母合金块及其薄带在1％HCl、10％NaOH和5％NaCl溶液中腐蚀性能表现出相似的规律；在成分和冷却速率相同的条件下，Mg—Zn—Y合金的耐蚀性在10％NaOH溶液中最好，5％NaCl溶液中次之，而在1％HCl溶液中最差；在成分相同的条件下，随着冷却速度的增大，Mg—Zn—Y合金的显微硬度增大，而且薄带的显微硬度比同成分母合金块的高50％以上。最后，本文还对上述研究结果进行了初步分析。     

20CrMn钢双辊薄带振动铸轧第二相粒子析出行为研究

在自主研发的双辊薄带振动铸轧机上进行了20CrMn钢的振动、非振动铸轧对比实验。对所得铸轧板坯进行了拉伸测试、断口形貌观察、粒子能谱分析,结果显示振动能抑制大尺寸粒子的形成从而促进小尺寸粒子的均匀析出,进而提升铸轧板坯的力学性能。结合初步的第二相粒子动力学分析,提出振动对铸轧板坯中第二相粒子析出的影响机理为：振动对熔池区钢液的扰动作用使合金元素分布均匀,从而抑制其在钢液凝固阶段因局部富集而以大颗粒结晶相析出,并促进其在轧制阶段脱溶析出为小尺寸第二相粒子;合金元素分布于对基体有明显强化效果的小尺寸第二相粒子中,提高了合金元素的使用效率,极大地强化了铸轧板坯的综合力学性能。     

20CrMn钢双辊薄带振动铸轧细晶机理试验

为了改善传统双辊薄带铸轧板坯中存在的缩孔、裂纹、组织不均以及晶粒粗大等缺陷,提升双辊薄带铸轧产品带坯的力学性能,提出振动铸轧新技术,以细化铸轧带坯组织晶粒度,提高其力学性能。为了确定振动铸轧过程的细晶机理,分别在1 570℃和1 530℃两种开浇温度下进行20CrMn钢双辊薄带铸轧振动与非振动工况的对比试验,并对所得带坯微观组织及力学性能进行检测和分析。微观组织观察结果表明,在铸轧过程中振动可以有效细化产品带坯晶粒,其细晶机理为在凝固阶段振动可以提升熔池区形核率并促使振动侧枝晶尖端熔断,而在轧制阶段振动可以强化塑性变形区的动态再结晶;拉伸试验结果表明振动有效地改善了铸轧板坯的力学性能,开浇温度1 570℃时,沿轧制方向振动铸轧板坯较传统铸轧板坯屈服强度、抗拉强度和伸长率分别提高了12.11%、14.57%和38.9%,垂直轧制方向分别提高了7.72%、13.23%和34.8%;开浇温度1530℃时,沿轧制方向分别提高了9.22%、14.95%和31.25%,垂直轧制方向分别提高了21.36%、27.35%和42.86%。试验表明振动铸轧较传统铸轧不仅能在凝固阶段通过振动提高形核率,细化晶粒,还能在轧制段通过振动增强动态再结晶效果,改善材料微观组织结构,从而提升其力学性能。     

双辊连铸AZ61镁合金薄带坯的工艺与显微组织

采用规格为φ250 mm x 150 mm的立式双辊连铸系统制备了3～4 mm厚、150 mm宽的AZ61镁合金薄带坯;研究了水口形状和浇铸温度等连铸工艺参数对薄带坯显微组织和表面质量的影响.结果表明:采用B型水口制备的AZ61薄带坯的表面裂纹较少,表面质量较好;随着浇铸温度的降低,薄带坯表面裂纹数量增多,AZ61薄带坯的组织由先析α-Mg和过饱和α-Mg基体组成;当浇铸温度为630℃时,薄带坯的组织细小均匀;当浇铸温度介于固相线和液相线之间时,薄带坯组织中存在局部粗大的α-Mg树枝状晶.     

二十辊碳钢薄带轧机轧制工艺

介绍二十辊轧机的特点,对二十辊轧机核心生产工艺进行探讨和研究。