镁合金铸轧凝固层焊合点控制及工艺优化

结合镁合金铸轧工艺特点,分析镁合金板坯铸轧过程中凝固层焊合点位置与板坯缺陷的影响规律;针对板坯厚度、铸轧区长度及铸轧速度等关键参数,简化凝壳径向生长及凝固前沿周向转动过程,确定铸轧速度匹配范围,建立凝固层焊合点位置控制模型,并通过工艺试验对控制模型进行验证.结果表明通过理论模型确定工艺匹配范围,可稳定并优化镁合金铸轧工艺,大幅度降低铸轧板坯宏观缺陷,获得表面光洁、质量良好的镁合金铸轧板坯.     

镁合金铸轧凝固过程与铸坯组织特征分析

数值模拟了镁合金铸轧凝固中传热与流动过程,分析了铸轧速度对铸坯凝固温度场、流场的影响。制备了镁合金铸轧板坯,采用金相显微镜、扫描电镜等分析了板坯组织、形貌及成分分布特征。根据数值模拟结果与铸坯组织特征,分析了铸轧板坯中心线偏析形成过程。结果表明,镁合金铸轧速度显著影响铸轧区熔体的传热与流动过程,并决定铸坯全凝固点位置;铸轧区中熔体沿垂直轧辊面间存在强烈的热交换,铸坯沿传热反方向形成发达的柱状晶,溶质元素在凝固前沿固液界面处发生溶质再分配,Al、Zn元素在上下凝壳焊合位置富集,形成中心线偏析。     

双辊铸轧镁合金板坯微观组织特征

利用自行开发的镁合金双辊铸轧设备，通过镁合金铸轧工艺试验，制备出AZ31镁合金铸轧板坯。研究了双辊铸轧镁合金板坯显微组织特征及铸轧温度对板坯微观组织影响规律。结果表明，镁合金双辊铸轧板坯晶粒细小，均匀圆整，显微组织具有快速凝固和半固态组织特征；铸轧温度对板坯显微组织的影响显著，当铸轧温度为685℃时，镁合金铸轧板坯获得理想的显微组织。     

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。     

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.     

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。     

铸轧铝板带铸轧区内液穴深度变化规律的探讨

推导了双辊式连续铸轧铝板带生产工艺中铸轧区内液体金属凝固时,凝固层厚度随时间变化的函数关系;铸造区内液穴深度与铸轧辊面线速度、铸轧辊直径、铸轧区长度、铸轧板厚度、供料嘴出口液体金属温度之间的函数关系。通过计算得出液穴深度与铸轧辊面线速度、铸轧区长度、铸轧板厚度、供料嘴出口液体金属温度之间的变化规律,并与现场生产中实际情况相对照,表明符合现场实际情况。     

紫铜连续铸轧高温熔体的数值模拟

对紫铜连续铸轧过程铸嘴内高温熔体的温度场与流场进行了数值模拟。结果表明,在铸轧温度不变的情况下,随着铸轧速度的提高,铸轧坯的凝固位置逐渐前移,熔体的流动均匀性增加,但是铸轧速度过高不利于铸轧坯的成型和铸轧的立板;控制铸轧速度不变,铸轧坯凝固位置随着铸轧温度的提高逐渐前移,但铸轧温度对流场的分布影响相对较小。优化的铸轧温度为1 150～1 170℃、铸轧速度为600～1 000mm/min,在该工艺参数下成功实现了工业生产上的T2紫铜连续铸轧板坯制备。     

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     

铸嘴倾角可调的偏心异径双辊铸轧机

介绍典型的铝板带双辊铸轧机及一条铸嘴倾角可调的偏心异径双辊铸轧生产线,它可将铸轧机的铸轧区长度加大60%～200%,铸轧速度提高1.5～3.0倍,辊缝增大1.5～2.5倍,生产的板坯厚度大于12 mm,并经过连续大压下量的热连轧,从而显著提高板坯的产量、尺寸精度及力学性能.     

轧制工艺对双辊铸轧AZ61镁合金组织性能的影响

研究了利用双辊铸轧镁合金铸轧坯直接进行热轧的生产工艺,研究了不同热轧工艺过程对产品品质的影响.研究表明,在400℃热轧时,随着压下量增加,铸轧镁合金显微组织的再结晶程度提高,晶粒细化;随着轧制温度的提高,显微组织中孪晶减少,再结晶程度提高,晶粒变得均匀且细小;在400℃下连续热轧到1.5 mm,得到的板材力学性能最优.     

冷连轧焊缝断带概率预测与焊接剪切预控的研究与应用

针对酸洗-冷连轧联合机组生产中焊缝断带现象,分析得到其主要影响因素是热轧原料质量,主要表现为焊接处前后卷带钢厚度差较大,导致在冷轧过程中焊缝位置应力集中而断带。通过综合各项影响因素,建立了焊缝断带预测模型,实现了热轧产品质量数据以及冷轧生产计划的收集、存储,以及跨工序应用。在焊缝断带概率预测模型的基础上,建立了带钢头尾剪切预控模型,根据冷轧生产计划以及焊接时前卷尾部、后卷头部的真实厚度数据,经动态规划法计算出合理的各卷头尾剪切长度,从而改善焊接条件。现场实际应用表明,该方法能够有效降低焊缝断带的概率,从而节约了设备维护成本,为生产和产品质量的稳定性提供了有力保障。     

双辊快淬制备镁合金薄带碎片的工艺研究

普通铸造镁合金的力学性能、抗腐蚀性能及室温塑性都较差,至今它的应用仍受到限制。快速凝固能显著细化晶粒,大幅度提高综合性能,为镁合金的广泛应用提供了一种可行途径。本研究利用雾化技术将液流破碎成细小液滴,用双辊熔体旋铸法制备了AZ91镁合金薄带碎片,其微观组织细小,平均显微硬度比铸态的有很大提高。文中介绍了镁合金快速凝固薄带碎片的制备原理及工艺方法,分析了后续热处理对快速凝固薄带碎片微观组织的影响。     

Investigation on Temperature Change of Cold Magnesium Alloy Strips Rolling Process with Heated Roll

Magnesium alloy strips are widely used in aerospace, automotive industry, etc., which are difficult to produce through cold forming process due to their poor deformation ability. In this article, we studied whether the rolling process with heated roll could be used to roll cold magnesium alloy strips. Thermal-mechanical finite element simulation of the rolling process, using heated roll and cold strips to produce the magnesium alloy strips, was carried out. Influences of roll temperature, rolling velocity, rolling reduction ratio, and initial strip thickness on the thermal field and the mean temperature of magnesium alloy strips were analyzed. Both the heated area in strips in rolling deformation zone and the mean temperature of strips at exit of rolling deformation zone increase with increasing the roll temperature and/or rolling reduction ratio, and/or with decreasing the rolling velocity and/or initial strip thickness. Finally, a formula was developed to predict the mean temperature of strips under different rolling conditions, which also could be used to calculate the critical value of parameters in rolling process.     

世界镁及镁合金板带轧制回眸与展望(1)

介绍了世界镁及其合金板带轧制的发展历史，镁合金板带的常规轧制工艺，典型镁合金板带的力学性能。概述了镁合金板带轧制的新进展。     

世界镁及镁合金板带轧制回眸与展望(2)

介绍了世界镁及其合金板带轧制的发展历史,镁合金板带的常规轧制方法,典型镁合金板带的力学性能。这里详述了镁合金板带的双辊铸轧技术进展情况,概述了镁合金板带的其他生产工艺。     

油气润滑对AZ80镁合金铸坯表面质量和组织的影响

本文以自主设计的镁合金油气润滑铸造装置制备了直径154mm的AZ80镁合金铸坯,系统研究油气润滑对AZ80镁合金铸坯表面质量和凝固组织的影响,并对其机理进行了探讨。采用结果表明:采用油气润滑铸造时,氩气和润滑油在石墨环内表面形成了一层油气混合膜,改变了熔体和结晶器的接触方式和热交换状态,从而制备出高品质的AZ80镁合金铸坯。随着气体压力的增加,铸坯表面粗大的偏析瘤和皮下偏析层得到抑制,凝固组织得到了明显细化。当气体压力增加到0.4 MPa时,铸坯皮下偏析层厚度从1252μm降至628μm,铸坯R/2、心部晶粒尺寸和二次枝晶间距显著减小。随着凝固组织的细化,Al、Zn和Mn元素的宏观偏析得到了改善。     

铸轧镁合金薄带组织演变实验研究与模拟

以镁合金薄带双辊铸轧新技术为背景,开展了铸轧成形过程中组织性能的模拟研究。镁合金薄带双辊铸轧是以液态镁合金为原料,用两个反向转动的水冷铸辊为结晶器,直接制备1．5～3．0mm镁合金薄带的短流程新工艺。对双辊铸轧轻合金薄带的凝固组织演化过程进行数值模拟,用以优化和指导制备技术,具有重要的理论意义和应用前景。项目研究组通过对双辊铸轧过程动态凝固成形的有限元数值模拟研究、镁合金薄带铸轧实验研究以及后续加工过程中的组织演变规律研究,得到了主要工艺参数对铸轧工艺稳定性及组织性能的影响规律。     

Numerical simulation of the twin-roll casting process of magnesium alloy strip

The magnesium twin-roll strip casting process is investigated with a test caster at the IME. The flow field in the melt cannot be investigated optically, therefore numerical simulations have been undertaken to show the flow field in the Mg melt, the solidification between the two rolls and the cooling of the strip. The three-dimensional, turbulent flow field for different steady state casting points, in the process gap, have been calculated, including the solidification of the magnesium alloy melt. Within the process gap of the casting process the flow field shows similar flow structures. A big vortex in the casting channel and a much smaller vortex between the two rolls occur. With the increase of the casting speed the mushy zone is moved towards the kissing point. This can be interpreted due to a smaller force on the rolls. Nevertheless, the solidification on the rolls is so strong, that rolling between the two rolls happens.