双辊薄带连铸凝固组织模拟微观模型的验证

以双辊薄带连续铸轧工艺凝固过程为基础,基于金属凝固的基本原理,并运用现代计算机仿真技术建立了双辊薄带连铸凝固过程的异质形核、修正的枝晶尖端生长动力学、柱状晶向等轴晶生长转变(CET)的解析模型以及基于元胞自动机(CA)的双辊薄带连续铸轧凝固组织的仿真模型,为双辊薄带连续铸轧凝固组织形成的仿真模拟奠定了基础,同时利用铝合金双辊薄带连续铸轧组织凝固过程验证了数学模拟的可行性。结果表明:可用建立的数学模型模拟预测铸轧工艺参数对双辊连续铸轧薄带凝固组织的影响。     

铝双辊连续铸轧凝固微观组织的数值模拟(英文)

在研究双辊连铸纯铝薄带凝固过程的基础上,基于金属凝固的基本原理,并运用现代计算机仿真技术建立双辊连续铸轧纯铝薄带凝固的异质形核,枝晶尖端的生长动力学(KGT),柱状晶向等轴晶生长的转变(CET)的解析模型;建立基于元胞自动机(CA)的双辊连铸纯铝薄带凝固组织的仿真模型,为双辊连铸薄带凝固组织的仿真模拟奠定基础,从而为双辊薄带连铸工艺提供一定的理论指导。同时,利用双辊薄带连续铸轧纯铝凝固微观组织过程验证数学模拟的可行性。     

采用CA-FE法模拟双辊连铸纯铝凝固微观组织

使用有限元软件Procast中的元胞自动机-有限元模型,建立了一个模拟双辊连续铸轧纯铝凝固微观组织形成的随机性模型.综合考虑了溶质再分配、界面曲率、晶粒择优生长的作用,基于有限元建立了宏观温度场计算和一个改进的元胞自动机模型.采用基于高斯分布的连续性形核模型,辊面和熔体内部的形核分别采用两种形核分布函数;枝晶尖端生长速度采用与局部过冷度有关的修正KGT模型.利用软件计算结果模拟了不同浇注温度和熔液内部平均形核过冷度对凝固微观组织形成的影响.     

铝合金双辊连续铸轧凝固组织模拟的数学模型

综述了近年来双辊薄带连铸过程与凝固组织数学模型以及物理数学多场耦合模型的研究和进展情况.对传热、流动、应力等多场耦合模型、宏观-微观模型的建模思想、特点和结论等进行了分析和比较,指出了目前还存在的问题,并展望了今后的发展方向.     

双辊连铸纯铝元胞自动机-有限单元法微观组织模拟

采用元胞自动机-有限单元法模型对双辊连续铸轧纯铝凝固组织进行了模拟。形核模型采用基于高斯分布的连续性形核模型,辊面和熔体内部形核采用两种形核分布函数;枝晶尖端生长速度和局部过冷度的关系采用修正的KGT模型。并研究了工艺参数和凝固参数对凝固晶粒组织的影响。结果表明,所建立的数学模型能够合理描述晶粒沿任意角度生长的过程,对温度场、溶质场和微观组织形貌的模拟计算结果合理。随着辊面传热系数的增大,薄带柱状晶宽度增加;随着体积形核密度的增大,薄带柱状晶宽度减小且晶粒组织变得细小均匀。     

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。     

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。     

双辊连续铸轧凝固过程数学模型的建立及验证

以等价比热容法处理结晶潜热和以假设的流线边界划分网格节点,建立了双辊连铸薄带凝固过程的宏观速度场、传热、溶质传输和凝固组织形成的微观数学模型以及双辊连铸薄带凝固过程的宏观-微观耦合数学模型.同时,以固相率为媒介,采用宏微观不同的网格尺寸和时间步长,实现了宏观模型与微观模型的耦合,并对建立的双辊连铸薄带凝固组织形成的数学模型进行了验证.     

双辊铸轧Al-10Mg铝合金凝固组织的模拟及实验对比研究

基于金属凝固基本方程和元胞自动机方法的基本原理,建立了双辊铸轧宏观-微观耦合数学模型,对铸轧辊咬入点之前的Al-10Mg铝合金连续凝固过程进行数值模拟,得到了铸轧过程中Al-10Mg铝合金的凝固组织形貌、一次枝晶半径、二次枝晶间距,并预测了所制楔形带坯的力学性能.为了验证模拟结果的可靠性,对铸态试样进行金相检测及拉伸测...     

熔池高度对双辊薄带凝固组织影响的模拟预测

在已建立的理论数学模型的基础上，以1Cr18Ni9Ti不锈钢为研究对象，模拟预测了薄带厚度保持不变条件下熔池高度对薄带凝固组织的影响。研究结果表明：随着熔池高度增加，1Cr18Ni9Ti不锈钢双辊薄带凝固组织中柱状晶区比例首先增大，然后又逐渐减小。而柱状枝晶取向度和枝晶间距则随着熔池高度的增加而增大，但在较低的熔池高度条件下，柱状枝晶间距在凝固结束时有突然增大的趋势。     

连续铸轧中间包流场数值模拟及其优化

基于有限元分析软件FLUENT对中间包的流场进行了数值模拟研究和优化.结果表明,设置流动控制装置可明显改善熔液流动状况,有利于提高连续铸轧坯质量.对比了流动控制装置中的几种不同的堰坝布置,最终得到堰与注流口间距800 mm、堰与坝间距400 mm时所得熔体净化效果最佳.     

Investigation of the solute transportation coupled with heat transfer and fluid flow during twin-roll strip casting process

Mathematical model of solute [C] distribution in twin-roll strip casting process has been setup successfully with Calcosoft for the first time. Simulation result shows that in the center of the molten steel pool between the two rolls there is a vortex flow, which is a solute enriched area. But the highest solute concentration position is at the solidification front of the columnar grain zone near the cooling roll surface. Another solute enriched position is in the back flow above the nip point. Combined wit...     

镁合金双辊薄带连铸技术的研究现状及进展

双辊薄带连铸技术作为一种有潜力的镁合金板带材生产技术,其研究开发正受到国内外的关注。本文总结了镁合金双辊薄带连铸技术的研究概况,尤其是镁合金双辊薄带连铸工艺开发、薄带组织和性能研究以及薄带凝固过程的数值模拟等方面取得的进展,指出了该技术目前还存在的问题,并对今后的发展进行了展望。     

连铸工艺对方坯凝固组织影响的数值模拟

铸坯凝固组织特征对于连铸坯粗坯质量具有重要影响。通过建立重轨钢U71Mn方坯连铸过程中传热和凝固组织模拟数学模型,研究了CA模型特征参数和连铸操作工艺参数对于凝固组织特征的影响规律。研究结果表明：平均形核过冷度控制柱状晶区域,随着该值的增大,柱状晶区域也随之增大;最大形核密度控制晶粒尺寸,该值越大晶粒的尺寸则越小。连铸拉坯速度波动在±0.5m/min时,最终铸态组织特征并没有明显变化,而浇注温度对于最终铸坯组织结构具有较大的影响,晶粒平均半径由15℃的1.555mm增加到45℃的1.721mm,并且中心等轴晶比例逐渐减小。因此,连铸生产过程中,在满足钢液顺利浇注的条件下,降低浇注钢液的过热度会很大程度上改善重轨钢内部组织结构,提高铸坯内部质量。     

锡铅合金的热型连铸

热型连铸Ｓｎ４０％Ｐｂ时，用连续测温方法测定铸型出口处不同温度下的型内温度分布。由此求得固＋液区的长度、位置和温度梯度等数据。发现随着铸型温度的提高，固＋液区变短并向型出口移动；温度低于２１６℃时，由于固＋液区长而形成热裂，高于此温度热裂消除并获得光洁表面；温度梯度大于０．３９℃／ｍｍ时实现等轴晶向柱状晶的转变。     

双辊薄带连铸过程与凝固组织多场耦合数学模型

综述了近年来双辊薄带连铸过程与凝固组织数学多场耦合模型的研究进展。对传热-流动-应力多场耦合模型、宏观微观模型的建立思想、特点、结论等进行了分析和比较，并简要计论了该领域内待解决的问题与发展方向。     

铸造凝固模拟技术在铸件本体性能分析中的应用

以615气缸体铸件为例采用铸造凝固模拟技术分析了铸件凝固速度对铸件本体性能的影响,同时解释了有些壁薄部位却比壁厚部位金相、性能差的原因.     

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。     

A top side-pouring twin-roll caster for metals strips

Three different metals (lead, Al–10(w%)Cu alloy and AA1050) were cast into 100 mm-wide, 2 mm-thick strips. Combined with both experimental and numerical results, the surface conditions and microstructure of the strips were investigated to reveal the formation of the melt-pool and its effects on the strips. The results show that, the top side-pouring twin roll casting has ability to apply to the production of different metal strips with various “production windows”. Rolling effect was observed on the strips of Lead and AA1050, and the grains were deformed, while strips of Al–10(w%)Cu alloy were mostly pressed together, with equiaxed crystalline in the microstructure. The steady state can be established easily and quickly, and the higher the melt-pool, the better the strip surface conditions.     

Heat transfer behavior of top side-pouring twin-roll casting

The interfacial heat transfer between the casting and the substrate from liquid/solid contact to solid/solid contact with pressure was investigated using a set of equipment designed according to the characteristics of the top side-pouring twin-roll casting process. The interfacial heat transfer behavior of this process consists of 4 stages: chilling, solidification shrinkage, compression and cooling. High values of the IHTC ranging from 50,000 to 90,000 W/m² °C were detected in the chilling stage, followed by a sharp decrease in solidification shrinkage stage (4000–8000 W/m² °C). Due to the pressure, which modeled the effect of rolling in twin-roll casting, the IHTC bounced back to 6000–20000 W/m² °C, according to different conditions. The influence of process variables such as pressure magnitude, compress speed, pouring temperature, surface roughness and alloy composition had been discussed. Because of the compress action, the influence of these variables performed in a different way, but it was concluded that the way to improve the contact conditions always accompanied with an increase in the IHTC.