铝合金半连续铸造过程中的液穴温度分布

针对生产一线对于铸锭质量控制和优化生产工艺的需求,在工厂实际生产平台上通过实验方法,测量了热顶立式半连续铸造圆铸锭液穴内部和凝固部分各个不同位置的温度,并通过插值方法得到了整体的温度分布,分析了糊状区的分布特点。结果表明热帽对保持铝液的温度起着明显的作用,结晶器一次冷却区的冷却速度不大,铸锭在凝固过程中散热主要通过二次冷却区冷却水的激冷作用实现。该文结果为工艺参数的优化提供了参考。     

硬铝合金半连续铸造过程数值模拟及裂纹倾向性研究

对凝固过程中流场、应力场、温度场及微观组织形态进行数值模拟,能帮助工艺设计人员分析不同时刻凝固过程的温度分布、金属流态、结晶晶粒尺寸、应力分布等重要物理参数,从而预测疏松、偏析、夹杂及热裂纹等缺陷.在结晶器下方设置区域冷却装置,控制区域冷却装置刮水板的作用位置,能够阻挡冷却水沿铸锭下流,实现区域冷却的效果.通过研究温度...     

低频电磁场对传统热顶铸造6063铝合金凝固过程的影响

在传统热顶铸造过程中施加低频电磁场,使用热电偶测量了稳定铸造阶段从铸锭中心到边部不同位置的冷却过程,得到了铸锭内部的温度分布,分析了低频电磁场对传统热顶铸造6063铝合金凝固过程、宏观组织和表面偏析层厚度的影响.实验表明:低频电磁场使铝熔体产生的强制对流使熔池内的温度分布更加均匀,促进了铝熔体过热的散失,使熔池内的温度低于6063铝合金的液相线温度,提高了熔池内部形核质点的数量,在没有添加细化剂条件下使铸锭宏观组织均匀细小,降低了液穴深度.铝熔体流动速度的加快能增强石墨环与铝熔体之间的换热,使结晶器内铸锭表面初始凝壳点位置上移,减小了铝熔体与结晶器的有效接触高度,提高了铸锭的表面质量.     

热型连铸工艺凝固过程的数值模拟

采用直接差分的方法对热型连铸工艺凝固过程的稳定温度场进行了模拟,绘制了热型连铸工艺凝固过程的温度曲线,分析了铸型出口温度、冷却条件、连铸速度和型内金属液温度对凝固温度曲线的影响．铸型出口温度、冷却条件、连铸速度依次为影响液固界面的主要因素,型内金属液温度对液固界面的影响很小．     

盒形件压铸模具冷却流道排布的研究

为了给盒形件压铸模具冷却流道的设计提供依据,提出了一种新的冷却流道排布的优化方法.采用有限元模拟对盒形件压铸模具的热平衡、温度场、热应力、热疲劳分布和铸件的凝固分数进行了分析,确定出了冷却流道传热系数和流体流速之间的关系,在模具冷却流道横向排布和纵向排布情况下,得到了模具热应力、热疲劳和铸件凝固分数随冷却流道排布间隔变化的规律.考虑到模具材料的屈服应力随温度变化的特点,提出了采用热应力影响因子来评估模具在热应力作用下的安全程度.研究结果表明,在满足生产效率的情况下,为保证工件能够达到一定的凝固分数,应尽可能地增大冷却流道的间距,以减小模具热应力,增加模具的热疲劳寿命.当冷却流道横向排布间距为25 mm时,模具只需6次循环即可达到热平衡,模具的热应力和热疲劳区域位于模具型腔下10mm以内的区域,并且热应力影响因子均小于0.5.     

定向凝固通道偏析的数值模拟

为了研究二元组分铸锭中通道偏析的形成和发展,建立了双扩散作用下糊状区液相流动与溶质分布的数学模型,并对铸锭定向凝固过程中的通道偏析进行了数值模拟。运用SIMPLE算法编制了求解数学模型的程序,对模型中的质量、动量、能量和溶质等守恒方程联立求解。通过对NH4Cl-H2O铸锭底面冷却、凝固过程进行模拟研究,得到了定向凝固过程中的温度场、流场、溶质场。铸锭底面冷却时,富含溶质的枝晶间液相的流动可形成垂直向上生长的偏析通道,一些偏析通道由于相连通道的优先生长导致溶质贫化而被掩埋。通道的形成与溶质质量分数C0有很大关系,C0越高,越容易形成通道。C0较低的铸锭,只有在溶质富集到一定程度后才会产生通道。     

超声对铝合金凝固传热与组织形成的影响与作用机制

分温度区间段对铝合金熔体实施超声波振动,研究不同阶段导入超声对熔体内部能量传递与铸锭组织的影响,并探索各个阶段相应的超声作用机制。研究结果表明:超声波作用于固液相区时产生的结晶体谐振效应促使其冷却速率大幅提高,并有效地细化凝固组织;在高于液相线温度区间,超声热效应使熔体的冷却速率略有降低,在液相中产生的超声空化效应能够扩大过冷区、提高形核率,取得显著的细晶效果,但这种细晶效果将随施振温度的提高而逐渐减弱。空化效应与谐振效应是在铝合金凝固过程不同阶段超声细晶的两个主导机制。     

多晶硅铸锭炉加热器的优化及其热场模拟

以美国GT Solar公司DSS~(TM) 450型多晶硅铸锭炉为模型,提出了一种新的加热器优化设计方案。通过建立热力学三维模型,利用数值模拟的方法,对加热器优化前后铸锭炉内部的热场分布进行仿真,发现优化加热器对边缘区域的中间部分的温度有较好的补偿作用,在一定程度上改善了热场分布的均匀性;与未优化情况相比,热场分布的等温线更加平直,曲率更小;在同样的加热功率条件下,晶体硅可以被加热到更高的温度,优化后的加热器具有更高的加热效率。     

影响热型连铸制备纯铝线材的工艺因素研究

在自制的水平式热型连铸设备上进行了工艺实验 ,结果发现 ,铸型温度、连铸速度、冷却距离对液固界面的位置有着显著影响 .要想得到成功的热型连铸铸锭 ,铸型温度、连铸速度和冷却距离必须相互配合     

定向凝固固-液界面温度场数学模型

作者在广泛研究国内外定向凝固温度分布数学模型的基础上,从温度和时间,温度和凝固距离的物理概念出发,运用近代凝固理论和数学方法,建立了定向凝固固-液界面温度场的偏微分方程,并严格的求解,获得了固-液界面温度场的数学模型,通过此数学模型可以求出一系列的凝固热参数,即温度梯度G,凝固速率R,冷却速态V,固-液界面特征温度T_c。     

大扁锭凝固过程模拟及缩孔优化

对某钢厂28.7t钢锭凝固过程进行测温,并用有限元方法模拟该钢锭凝固过程温度场和凝固场分布.结果表明:温度模拟值与现场测量值吻合很好,证明模拟具有较高的准确性和可靠性;凝固初期,钢锭底部和保温冒与钢锭模连接处凝固较快;52min时,绝热板与钢锭间已形成一定气隙;前3h,钢锭侧面凝固顺序由模壁向钢锭中心平行推进;凝固后期较凝固前期凝固速度快;热电偶测得,保温冒中心凝固时间为428min,钢锭本体中心顶部凝固时间为365min,冒部全凝时间大于本体全凝时间的15%,有利于控制一次缩孔只存在于冒部.通过模拟将浇注温度由1543℃降低到1533℃,不但不影响保温帽钢液对本体的补缩作用,还可以使缩孔减小6mm,有利于提高钢锭质量.     

3003铝合金铸锭均匀化退火工艺及力学性能

为了节能减排,利用光学显微镜、扫描电镜、万能力学试验机等手段,研究分析了3003铝合金不同均匀化退火工艺后的组织演变及力学性能变化。结果表明:随均匀化退火温度的升高,对应的最佳工艺时间减少;620℃下退火5 h时的组织与610℃下退火7 h时基本相同,晶界处无偏析第二相粒子且晶内弥散分布第二相粒子;常温及高温瞬时拉伸时,620℃退火5 h的合金拉伸强度、延伸率均高于610℃退火7 h的。该研究通过升高退火温度、减少时间改善了3003合金铸锭均匀化退火工艺,最佳工艺为650℃下保温5 h。     

大型锻造用钢锭凝固疏松缺陷的数值模拟

利用有限元软件ProCast对大型锻造用钢锭的非稳态浇注过程和凝固过程进行了数值模拟。对两种不同的浇注工艺方案,通过温度场和固相场,分析了采用双包浇注时不同浇注温度对凝固过程和疏松形成规律的影响。结果发现：后浇包的浇注温度低,加快了钢锭上部的凝固,降低了冒口的补缩能力,导致疏松缺陷偏下,数值模拟与实验结果基本吻合。而方案2模拟的疏松缺陷向冒口处上移92mm,更有利于钢锭锻造过程中对疏松缺陷的消除。     

钢锭模在热循环状态下的失效形式分析

从钢锭模使用过程中的温度场、热应力、裂纹敏感系数的变化过程以及石墨氧化、高温下铸铁生长等角度对灰铸铁钢锭模在热循环条件下的失效原因进行了探讨。     

T型导电结晶器电渣重熔空心钢锭过程的数值模拟

基于新开发的电渣重熔空心钢锭技术,建立了渣池和空心钢锭的三维准稳态数学模型.利用商业软件ANSYS模拟并得到了非导电和导电结晶器工况下,电渣重熔空心钢锭过程的电磁场、流场与温度场.计算结果表明:导电结晶器工况下,渣池的电流密度和焦耳热最大值均出现在T型结晶器的导电段部分,导电结晶器附近的熔池流动速度较快,渣池的温度场更为均匀,金属熔池形状更为浅平.导电结晶器在交换电极时持续保持渣池和金属熔池温度,能够避免渣池温度迅速下降而导致靠近结晶器壁的钢水迅速凝固而出现渣沟,可大大提高钢锭的凝固质量和表面质量.     

挤压工艺对汽车用铝合金型材组织与性能的影响

以汽车用超薄壁6005A铝合金为研究对象,研究在热挤压时,铸锭加热温度、挤压速度对其组织、力学性能和导电率的影响。结果表明,适当降低铸锭加热温度并提高挤压速度对6005A铝合金型材综合性能有一定的提升作用;挤压速度对型材导电率的影响较小,铸锭加热温度越高,导电性能越好。     

GW103K镁合金熔体超声净化工艺

采用了超声场来处理GW103K镁合金熔体,考察了超声功率和超声处理温度对镁合金熔体净化效果的影响.研究结果表明:熔体净化程度与超声施加功率和熔体温度有关,温度太低和功率太大都不利于超声净化.在本实验条件下:680℃时,超声功率200W,处理时间60s净化效果比较明显;710和730℃时,超声功率160W,处理时间60 ...     

散热片对钢锭凝固过程影响数学模拟

钢锭在冷却过程中会出现疏松、缩孔和偏析等缺陷。本文提出在钢锭模上加散热片来加快钢锭的凝固,分析加不同形状的散热片后钢锭凝固过程中的温度场变化、全凝时间、缩孔情况的影响。研究表明:加散热片后钢锭凝固时间缩短了60 s,而且水平布置的散热片与竖直布置的散热片相比凝固速率加快了16%,加锥形数值散热片后,缩孔的体积最小为247.3 cm3。     

电渣重熔结晶器复合传热模型

针对电渣重熔结晶器内钢锭(渣池)/渣皮/气隙/铜壁/冷却水体系中的复杂传热过程,根据钢锭和渣皮的热缩性、炉渣和气隙的分布等将结晶器传热现象分为5种模式,基于结晶器轴向温度梯度最大原则划定各传热模式间的界限.综合5种传热模式的传热方式建立关于钢锭(渣池)/渣皮/气隙/铜壁/冷却水界面间复合传热过程的统一数学模型.利用电渣重熔结晶器多点连续测温系统,将测得的温度值作为边界条件,得出电渣重熔系统中钢锭(渣池)/渣皮/气隙/铜壁/冷却水界面的温度和沿径向传递的热流量.利用计算的结果分析该复杂传热体系中5种传热模式径向温度变化的规律.     

复合锭直接水冷半连续铸造过程的研究

在传统结晶器中安装了冷却板,采用直接水冷半连续铸造法实现了用于生产钎焊板的铝合金复合锭的实验室制备,并对半连续铸造过程及工艺进行研究,主要研究了铸造过程中接触面附近温度场分布、复合锭接触面两侧的宏观形貌、微观组织及成分分布、硬度分布.结果表明:在冷却板的作用下接触面附近形成了一层具有一定厚度的半固态层,从而保证复合铸造过程的顺利实现,复合锭中两种铝合金接触面结合较好,且为一种冶金结合,接触面两侧的成分分布和硬度分布有较好的对应关系.