薄带连铸Kiss点前界面热流模型与凝固过程

设计了一套可测定双辊薄带连铸Kiss点之前钢液-铜辊界面热流的模拟装置,重点分析了模拟装置的数据处理方法,并通过对一种低碳钢的实例分析演示了计算方法的具体应用.建立了双辊薄带连铸Kiss点之前的界面热流分布模型,给出了液态接触、凝固过程以及坯壳生长等3个阶段的热流密度,并由此计算了凝固前沿的生长速率与凝固速率.结果表明,集总参数法适用于计算界面热流密度,低碳钢界面传热分为3个阶段:①热流密度随着时间逐渐增大,12 ms时到达最大值18 MW/m2;②热流密度随着时间快速下降,30 ms时达到相对稳定值,约7 MW/m2;③随着时间延长,热流密度呈轻微下降趋势.     

双辊薄带连铸熔池内钢液流动的混合行为

采用数值模拟的方法研究了双辊薄带连铸熔池内钢液的传输行为,分析了采用V形布流系统时熔池内钢液的流动状态和混合特性.计算了熔池自由表面处的湍流动能大小和流体停留时间分布.结果表明,钢液在熔池内均匀分布,有利于薄带坯的均匀凝固.侧封板处钢液更新速度加快,液面波动加强,有利于防止液面结壳.     

双辊连铸薄带凝固组织仿真模拟的微观模型

在研究双辊薄带连铸工艺凝固过程的基础上,运用金属凝固的基本原理并用现代计算机仿真技术建立了双辊连铸薄带凝固的形核、枝晶尖端的生长动力学、柱状晶向等轴晶生长的转变（CET）的解析模型及仿真模型,为双辊连铸薄带凝固组织形式的仿真模拟奠定了基础。     

双辊薄带连铸工艺中铸带表面质量与弯月面形状的关系

双辊薄带连铸工艺中铸带表面质量与弯月面形状的关系新日本钢铁公司工艺技术研究所等为了从实验和理论两方面弄清楚双辊连铸工艺中铸带表面质量与熔融金属的弯月面行为的关系，进行了三种金属的铸造试验、熔融金属／铸辊的接触开始位置的检测试验和动态弯月面形状的理论分...     

双辊薄带连铸铸辊材质及水冷结构分析

比较了不同成分铜合金的高温表面强度、抗拉强度,模拟冷却孔数量对热传导和温度场的影响规律.选用铬锆铜合金制成了双辊薄带连铸铸辊,在相同的工艺条件下分别采用合金钢铸辊和铬锆铜合金铸辊进行了高速钢双辊薄带连铸实验.结果表明:铬锆铜质铸辊的冷却能力较合金钢质铸辊提高60%,铜辊铸带中心层质量提高,裂纹减少;铜辊铸带的奥氏体晶粒度较钢辊铸带提高一级,凝固过程中析出的共晶碳化物也以颗粒状和鸡爪状为主,没有发现钢辊铸带中存在的半网状共晶碳化物.     

双辊连铸薄带温度场模型及其温度分布特性

建立了从结晶辊熔池到卷取整个过程中的双辊连铸薄带凝固传热模型,利用逆向法反推出了薄带表面与空气间的界面换热系数,通过所建模型分析了各工艺参数对结晶辊出口处薄带温度以及出结晶辊后薄带表面温度的影响规律.结果表明,结晶辊出口处,薄带的温度以及凝固KISS点的位置与拉坯速度、辊缝开度、液位高度和浇注温度呈非线性变化关系.其中,拉坯速度和辊缝开度对出口处薄带温度和KISS点位置的影响较大;拉坯速度和薄带的厚度越大,则卷取处薄带的表面温度越高;拉坯速度每升高10 m/min,卷取处薄带的表面温度则提高约50°C,而薄带厚度的影响更为显著.     

双辊连铸3%Si无取向硅钢铸带特征

针对传统工艺生产硅钢周期长、能耗大等缺点,采用双辊连铸工艺制备3%Si无取向硅钢连铸薄带,利用MEM,SEM和TEM观察了铸带的组织、织构及析出物,同时对比了Al的质量分数为0.6%和0.9%的连铸薄带在组织、织构及析出物特征方面的异同.结果表明:双辊连铸工艺生产的3%Si无取向硅钢铸带的组织为均匀等轴晶粒,平均晶粒尺寸约为300μm;织构组成随Al质量分数的不同具有明显差别,Al质量分数为0.9%的铸带中{100}织构强度是随机织构的7倍;铸带中的析出物为AlN和MnS,最大尺寸分别为500和50 nm左右.     

双辊薄带连铸温度场与凝固组织数值模拟研究

为了解决薄带连铸工业生产线调试过程中断带、铸带鼓包等问题,提高薄带连铸凝固组织表面质量,基于ProCAST有限元软件,建立双辊薄带连铸工艺的非稳态模型,对Q195凝固过程的温度场及凝固组织进行模拟,采用单一变量法,研究不同工艺参数,包括浇铸温度、拉坯速度、换热系数及熔池高度对凝固过程温度场与凝固组织的影响规律。结果表明,现有工况条件Q195钢双辊薄带连铸过程中在最优参数为浇铸温度1 590℃、拉坯速度为1.0 m/s、换热系数为2 000 W/(m²·K)、熔池高度为188 mm时,能够有效防止鼓包和断带,细化晶粒,提高薄带坯的质量。研究薄带凝固过程中的温度场、凝固组织及应力场的变化规律,对提高带材质量、推动薄带铸轧工艺国产化具有重要意义。     

换热管流固耦合传热的分区求解数值算法

考虑换热管与流体换热的相互影响,以换热管固体域与管内流体域为研究对象,根据耦合界面温度和热流密度的连续性边界条件,推导了界面温度和热流密度的迭代格式和收敛判别方法.以整场离散整场求解为基准,研究耦合界面处的温度和热流密度分布以及出口平均温度,探讨了分区求解边界耦合算法的计算精度和求解效率.计算结果表明,建议松弛因子取0.75、收敛容差取0.1为宜.流固耦合传热的分区求解数值算法,为高效换热管的研发提供可靠的数值模拟方法.     

双辊薄带铸轧熔池温度场的在线计算模型

合理简化双辊薄带铸轧的熔池换热边界条件,采用热平衡法推导出熔池温度场的计算模型.该模型考虑了浇铸温度、铸轧速度、辊缝、铸辊温度等工艺参数对熔池温度场的影响,其计算速度和计算精度能够满足实时在线控制要求.根据模型计算结果分析了影响熔池温度场的主要因素,得到了铸轧在线控制的深层规律,并在多次的铸轧实验中验证了模型的正确性.     

双辊式带钢铸轧过程工艺稳定性研究

采用有限差分法对双辊式带钢铸轧过程进行了三维数值模拟,分析了铸轧速度和浇铸温度对铸坯凝固过程的影响,得出了铸轧速度、铸轧辊径和带厚之间的关系以及适宜的浇铸温度,从而为带钢的稳定生产和控制带钢铸轧过程打下理论基础。     

双辊薄带凝固组织中晶粒三维尺寸的表征

双辊薄带凝固组织中柱状晶粒和等轴晶粒的尺寸大小对薄带的性能和行为有非常重要的影响,在薄带铸造过程中由于晶粒的生长具有三维特征,采用传统表征方法无法实现对薄带凝固组织中晶粒三维尺寸大小的表征,本文运用定量金相和概率论知识,在对晶粒形状作出合理假设的基础上,建立了双辊薄带凝固组织中柱状晶粒和等轴晶粒三维尺寸的表征表达式,实现了柱状晶粒等轴晶粒三维生长特征的定量描述。     

薄带连铸新型布流系统的数学物理模拟

为了评价薄带连铸新型布流系统的可行性，按照相似理论原理，建立了1∶1水模型试验装置，应用中科院DJ800系统测定了熔池表面波动情况.同时采用CFD软件，应用连续性方程、N-S方程及湍流κ-ε方程模拟计算了该双辊熔池内部的流场分布.在此基础上分析了宝钢新旧两套布流系统在流动、液面波动方面的差别.实验和计算结果表明，新型布流系统对于降低液面波动、改善表面流场形态具有很好的效果，利用CFD技术结合物理模拟试验能够很好地用于评判布流系统的优劣.     

CSP结晶器内钢液流动及凝固的数值模拟

应用数值模拟方法,建立CSP漏斗型结晶器内钢液流动及凝固传热耦合模型。针对结晶器内铸坯角部受到强冷的特点,对结晶器内热流密度采用修正方程进行计算,分析热流密度修正系数对铸坯凝固坯壳表面温度计算精度的影响。通过比较不同拉坯速率下结晶器内钢液凝固的特点,研究凝固坯壳对结晶器内钢液流动行为的影响。结果表明,采用热流密度修正系数后,铸坯凝固坯壳角部温度的计算值与实际情况更相符;提高拉坯速率可使铸坯凝固坯壳厚度减小;拉坯速率较大时凝固坯壳厚度随铸坯距弯月面距离的增大基本呈线性增长,拉坯速率为3m/min时,凝固坯壳在生长过程中厚度的增长有短暂的停滞现象;凝固坯壳对钢液流动的影响较大,主要是由钢液有效流动区域减少及两相区额外动量阻损造成的。     

薄带铸轧过程中微观偏析的模拟

针对薄带铸轧过程冷却速率大的特点,采用微观偏析模型对碳钢在薄带铸轧过程中溶质元素的微观偏析进行了模拟,通过模拟给出了铸轧凝固过程中固相率随温度的变化规律,固相率仅在很窄的温度范围内迅速增加·同时给出了冷却速率对溶质元素偏析的影响规律,随冷却速率的增加,溶质元素晶间偏析增大,而晶内偏析较小·在此基础上给出了碳钢薄带双辊铸轧过程中凝固终了温度值,为确定铸带凝固终了点的位置及铸轧过程的稳定性提供了有效的数据,为铸轧薄带的质量分析提供了理论依据·     

双辊薄带连铸低碳微合金钢的铸态组织

采用双辊薄带连铸技术制备了低碳微合金钢薄带，利用OM，SEM和TEM对铸态凝固组织、室温组织、析出及位错进行观察和分析.结果表明:低碳微合金钢铸带的凝固组织中二次枝晶间距约为12~15μm，相对于传统厚板坯和薄板坯连铸，铸带组织得到了明显细化.铸带的原奥氏体晶粒尺寸比较粗大，约为250~410μm，其组织由魏氏铁素体、珠光体和不规则铁素体组成.铸带组织中存在纳米级TiC析出和短棒状的渗碳体.TiC析出没有被薄带连铸的凝固过程及二次冷却过程明显抑制.铸带组织由于铸轧力及二次冷却速率不均匀导致大量位错的产生.     

异径双辊连铸薄带坯凝固传热的数学模型

给出了轧辊上一维传热的数学模型及其解析解,从而导出透热深度;利用焓法建立了在薄带坯铸轧中钢液凝固传热过程的数学模型,并通过离散化和差分法给出各节点处温度及焓值的数学模型;预示凝固前沿x_3 与时间的对应关系;通过模拟计算分析了传热系数h对凝固场的影响,辊材对温度场的影响,确定临界速度。为控制铸轧速度与辊材的选择提供了科学依据。     

不同铸轧条件下铸嘴型腔熔体出口速度、温度和阻力分析

通过双辊铸轧铸嘴型腔三维熔体流动与传热数学模型计算了不同铸轧条件下铸嘴型腔熔体各个分量出口速度、温度分布以及流动阻力损失.结果表明:在超薄快速铸轧时,熔体横向速度uy、高向速度uz远小于流向速度ux.同常规铸轧相比,超薄快速铸轧铸嘴型腔流动阻力系数小且沿型腔长度增长缓慢.图2,参14.     

铝带坯铸轧板形测控的补偿模型

根据铸轧板形缺陷的表征特点及其评价指标 ,采用铸轧板带的横向板厚分布作为板形控制信号 ,并依此建立了铸轧板形的数学描述 .基于铸轧工艺的特点 ,在铸轧板形实测信号中通常包含铸轧带材横向温差及板凸度所致的两种附加干扰 ,通过具体分析两种附加干扰对铸轧板形测控的影响 ,分别建立了附加温差板形补偿模型和附加板凸度板形补偿模型 .针对某铸轧机实轧工况 ,运用所建补偿模型求得了横向板厚的补偿值 ,并直接对板形检测信号进行修正 ,以期提高板形控制精度 ,避免板控执行机构的误操作 .实测结果表明所建补偿模型正确 ,且处理方法简单 ,可直接用于铸轧板形的控制 .图 1,表 1,参 10     

双辊铸轧奥氏体不锈薄带显微组织分析

对在异径双辊铸轧机上进行铸轧实验所得不锈钢薄带进行了显微组织分析·结果表明,铸轧不锈钢薄带的组织与常规铸造相比有很大不同,晶粒组织得到显著细化,组织形态和分布均有异于常规铸造组织·但是从其组织分布特征及奥氏体和铁素体的质量分数来看,铸轧薄带的组织与焊缝中的铸态组织相比有极大的相似性,这是由于其熔池的热力学特点的相似性决定的,因而可以用分析焊缝中组织特征的一些方法来分析铸轧薄带的组织特征