基于温度场近似分析解的铸轧辊套热应力解析模型

双辊连续铸轧是一种高效制备金属薄带坯的先进技术.在双辊连续铸轧过程中,铸轧辊套起结晶器与热轧辊双重作用,直接完成结晶凝固与热轧变形过程,其使用性能与其热应力场密切相关.根据铸轧辊套温度场的特点,运用Galerkin方法,得到了铸轧辊套温度场的近似分析解;对铸轧辊套的热应力场进行了数学描述,并应用Airy应力函数法,获得了铸轧辊套热应力解析模型.图1,参12.     

双辊铸轧辊套温度场分布的圣维南原理现象

介绍了采用有限差分法并建立两个模型来求解铸轧中铸轧辊辊套温度场的方法和结果,发现辊套温度场分布规律与弹性力学中的应力场分布遵循圣维南原理相似。     

铸轧辊辊套失效机理的理论研究

在分析铸轧辊辊套失效机理的基础上,提出了延长铸轧辊辊套寿命新观点,并在生产中得到验证。     

铝薄带超常铸轧辊套温度场研究

在分析铸轧辊套传热特征的基础上，对铸轧辊套温度场进行了数学描述．根据铸轧辊套温度场的特点，运用Galerkin方法，实现了铸轧辊套温度场的近似解析求解．实例计算表明，所得结果与实测结果相吻合．对铝合金超常铸轧工况下的辊套温度场进行了仿真分析，结果表明：与常规铸轧相比，超常铸轧工况下的辊套内、外表面最大温差及外表面最大温差显著降低，且辊套温度分布趋向均匀化．     

连续铸轧辊套传热分析

在连续铸轧中,金属液经铸嘴装置连续不断地注入2个相向旋转、内部通水冷却的铸轧辊的辊缝中间,金属液在辊缝中冷却、凝固结晶并经轧制成形.作者通过建立铸坯与铸轧辊辊套之间强温变耦合特性的界面接触热导模型及铸坯和铸轧辊辊套传热数学模型,对铸轧辊与铸坯的温度场进行了仿真,并分析了辊套的厚度、导热系数和表面粗糙度对辊套温度分布的影响.通过仿真分析发现辊套外表面温度在铸轧区变化剧烈,辊套进入铸轧区入口处温度开始急剧上升,但最高温度并不在出口处,而是在轧制区靠近出口处.辊套离开铸轧区后温度开始下降,进入入口处时温度降至最低;界面导热能力随辊套表面粗糙度减小、辊套材料的导热系数增大、辊套厚度减小而增大.     

新型铝合金超常铸轧辊套材料的切削加工性能实验研究

满足铝合金超常铸轧工艺所需综合技术性能要求的辊套材料,是采用双辊连续铸轧方法实现铝合金超常铸轧的重要技术保障.辊套材料良好的切削加工性能是获得高性能铸轧辊的基础.对新型铸轧辊套材料的切削加工性能进行了综合分析;从切削力和已加工表面粗糙度两方面,对新型铸轧辊套材料的切削加工性能进行了实验研究.结果表明,新型铝合金超常铸轧辊套材料具有优良的切削加工性能;在相同的加工条件下,切削新型辊套材料时的切削力明显小于切削现有典型合金钢辊套材料,磨削新型辊套材料时的表面粗糙度值与磨削合金钢辊套材料无明显差别.图4,表4,参12.     

铜辊套对铝带双辊铸轧速度提升的量化研究

双辊铸轧工艺是一种短流程、高效、低能耗的近终成形工艺。但较低的铸轧速度成为制约提高铸轧工艺生产效率的关键因素。基于此,使用换热效率更高的铜辊套成为提高铸轧工艺生产效率的研究热点。本文通过数值模拟与实验,探究了铜辊套与钢辊套分别能够达到的最快铸轧速度,量化铜辊套对铸轧速度的提升效果。模拟结果与实验结果均表明,基于本实验平台,稳定铸轧时,铜辊套的最快铸轧速度可达到10 m/min,是钢辊套的2.5倍。最后建立了双辊铸轧稳态的热阻模型,通过计算得到,在相同条件下,铜辊套的热流量是钢辊套的4～8倍。上述研究结果能够为工业化铸轧机提速改造提供理论依据和指导。     

延缓铸轧辊面龟裂的措施

分析了在铸轧铝板带的操作过程中促使辊面发生龟裂的原因,阐述了延缓辊面龟裂、延长铸轧辊使用寿命的措施。     

组合式轧辊轧制过程的稳定性分析

采用MAC软件计算组合式轧辊辊芯与辊套温度场,建立相应的传热方程与热应力分析模型及其边界条件.研究结果表明:与轧件接触的轧辊表面的温度在开始轧制时迅速上升,随着轧制过程的进行,温度趋于呈稳定周期性变化,温度达到稳定的时间大约为2 h:当轧辊旋转到与轧件接触处,温度达到最高,最高温度约为300℃,此时辊套轧辊结构稳定,据此生产的组合式轧辊在轧制过程中性能优越.     

铝薄带超常铸轧辊套热应力仿真分析

采用双辊连续铸轧方法,实现铝薄带的超常铸轧,是一种高效、短流程、低能耗的近净和近终形成型技术.在铝薄带超常铸轧过程中,铸轧辊套温度场周期性的变化引起铸轧辊套内热应力场的周期性变化.根据铸轧辊套热应力数学模型,对铝薄带超常铸轧辊套热应力进行了仿真分析.结果表明,辊套外表面不仅热应力大,而且变化幅度大;辊套材料的导热能力、铸轧速度、辊套表面与冷却介质的换热系数对辊套热应力场有显著影响.图3,表1,参12.     

辊套材料的导磁性对铸轧区磁感应强度的影响

采用对比实验考察在新型材料辊套和合金钢辊套下铸轧区磁感应强度的差异;根据电磁场理论,研究上述2种辊套材料对铸轧区磁场的衰减和屏蔽效应.研究结果表明:合金钢辊套的相对磁导率为300,是新型辊套材料的300倍;合金钢辊套对磁场既具有衰减作用又具有聚磁效应,衰减作用使铸轧区的磁感应强度减小,聚磁效应使磁感应强度增大;合金钢辊套对磁场的聚磁效应比对磁场的衰减作用强,使铸轧区的磁感应强度增大5%左右.新型材料辊套对磁场只有衰减作用,使铸轧区的磁感应强度降低5%左右.当电磁感应器的励磁电流为10 A、励磁频率为13 Hz时,在合金钢辊套下比在新型材料辊套下铸轧区的磁感应强度大10%左右.从磁场利用的角度考虑,在电磁场快速铸轧技术中使用合金钢辊套比使用新型材料辊套更好.     

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。     

双辊薄带连铸用结晶辊套温度场及其热变形

利用非线性热力耦合有限元方法,对浇铸过程中结晶辊辊套的温度场分布进行了研究,并同时计算出了结晶辊的热变形.给出了浇铸稳定阶段的结晶辊温度场分布和热变形规律;分析了浇铸速度对结晶辊温度场和热变形的影响.通过分析得出,在浇铸稳定阶段结晶辊温度只在表层区域发生周期性变化,内部保持基本稳定,浇铸速度越低,周期性变化幅度越大.     

圆坯连铸结晶器温度场模拟与坯壳厚度预测

基于连铸圆坯结晶器温度与热流实测数据,建立了连铸圆坯凝固的三维传热模型,计算出结晶器和铸坯的温度场,并得到铸坯的固相率与坯壳厚度分布情况.温度计算结果与实测数据符合较好,表明此数学模型能够较为准确地反映实际情况.讨论了拉速、浇注温度等因素对坯壳厚度的影响,并对利用模型计算与经验公式计算得到的坯壳厚度进行了对比.     

连铸热工过程的数值模拟与热／力模拟研究

采用数值模拟方法计算连铸坯成形过程的温度场，将数值模拟与热／力 模拟方法相结合，分析力学性能随不同热工过程变化的动态演变过程。得到 无表面裂纹的铸坯表面温度模型为：表面温度为缓慢下降过程，并在低塑性 温区的上限温度９００℃进行矫直。     

连铸方坯动态轻压下位置

为准确确定铸坯凝固末端的位置,合理选择压下区域,为实施动态轻压下提供有效技术手段,利用数值模拟方法计算某炼钢厂2#铸机连铸方坯中温度场,用传热模型分析了45#钢在某工艺下的铸坯温度分布图。固相率0.3为轻压下初始点,压下区间总长度为10 m且拉速0.76 m/min时的压下量为0.7 mm/m。     

连铸坯凝固过程温度模拟系统的开发和研究

建立了连铸板坯凝固过程温度场数学模型。模型中引入了连铸坯在结晶器中表面热流规律的修正方程。针对板坯形状规则的特点，采用有限差分法建立了数学模型。在MATLAB平台下对二冷区内板坯温度场进行分析模拟，以渐变色形式模拟显示了连铸板坯任意截面温度场的等值线、二维及三维可视化显示，显示结果直观。以某钢厂铸机参数及铸坯尺寸为实例进行了模拟分析。模拟结果表明：连铸坯各测量截面的温度与实际测量温度分布相符。该模拟系统为板坯连铸生产过程工艺参数设定与优化提供了理论依据及有效的分析手段，可应用于实际预测当中。     

金属薄带铸轧辊套抗热损伤行为分析

金属簿带铸轧辊套的热损伤(如表面热龟裂、局部塌陷等)，是铸轧辊套的主要失效形式。作从铸轧辊套材质、制造及使用等方面，阐述了铸轧辊套的抗热损伤行为，提出了几种改善辊套抗热损伤能力的途径。     

软接触电磁连铸的实验研究

进行低熔点金属锡的软接触电磁连铸实验,考察拉坯速度、有无保护渣及电磁感应输入电流强度对铸坯表面质量的影响。结果表明,在无结晶器振动的情况下,随着拉速的增加,铸坯表面的质量降低。施加等幅高频磁场能够有效提高铸坯的表面质量。