冷轧机工作辊非对称弯辊的板形调控理论研究与应用

为减少冷轧带钢的非对称板形缺陷的产生,设计了工作辊非对称弯辊控制系统.应用影响函数法计算辊系变形,同时考虑辊缝中金属横向流动对带钢出口横向张力分布的影响,通过迭代法计算出工作辊两端施加不同弯辊力后的辊间压力分布、出口厚度横向分布以及出口横向张应力分布.理论分析结果表明,工作辊非对称弯辊可以在一定程度上改善辊间压力分布不均,减轻轧辊磨损和减少轧辊掉皮事故的发生,降低带钢边部的非对称板形缺陷.实际应用结果证明,当倾斜调整量小于10%时,应用工作辊非对称弯辊替代倾斜调整,可以获得更好的板形精度.     

球状晶体的演化和形态稳定性

建立了在过冷熔体中包括表面能、界面动力学和远场来流的球状晶体生长模型, 研究了在小的远场来流引起的熔体对流对球状晶体界面的演化和形态稳定性的影响, 导出了受远场来流作用的界面表达式和扰动振幅的变化率满足的色散关系. 结果表明: 远场来流导致的对流使得正在生长的球状晶体的界面在迎风方向加速生长, 在背风方向减缓生长; 正在衰减的球状晶体的界面在迎风方向加速衰减, 在背风方向减缓衰减. 迎面来流的方向球状晶体的生长和背向来流的方向球状晶体的萎缩使得球状晶体倾向于演变为卵形. 理论结果证实了熔体的对流促进球状晶体的生长和衰减; 界面的稳定性取决于球状晶体半径的某个值, 使得当球状晶体的半径超过临界值Rc时, 球状晶体的生长是不稳定的; 当半径低于临界值Rc时, 球状晶体的生长是稳定的; 表面能和界面动力学系数对于球状晶体的生长有强烈的稳定作用. 同时当界面生长时, 界面动力学系数是界面的稳定性因素; 当界面衰减时, 它是界面的不稳定性因素.     

工艺因素对电渣感应连续定向凝固过程稳定性的影响

研究了工艺因素对电渣感应连续定向凝固过程稳定性的影响,结果指出固液界面位置是衡量其稳定性的一个重要指标,工艺因素通过它对稳定性产生影响,正锥度的结晶器 以及结晶器壁内的温度分布与温度梯度是下拉法连续定向凝固稳定进行的关键。     

在二元合金过冷熔体中枝晶生长在远场来流作用下的稳态解

研究在二元合金过冷熔体中远场来流引起的对流对稳态枝晶生长的影响．在大Schmidt数和零表面张力的情形下,将纯熔体中远场来流引起的对流对枝晶生长作用的结果推广到受远场来流影响的二元合金过冷熔体中,利用多重尺度方法得到了稳态枝晶生长的渐近解,并分析了在对流的作用下枝晶生长的温度和浓度以及界面形态的变化．当熔体流动速度增大时,过冷度对枝晶尖端曲率半径的影响减小．与关于纯熔体的结果比较,二元合金过冷熔体中流动速度对界面形态有更大的影响,界面形状仍然是一个近似的抛物面,流动速度通过影响规范化参数使得系统的Peclet数倾向于进一步增加．     

圆盘状晶体生长问题的摄动分析

圆盘状晶体生长是自由晶体生长中典型的生长模式,在其生长过程中顶部和底部的生长速度缓慢,而边缘部分由于热扩散机制的作用而生长速度较快,容易形成花样.由于边缘界面上存在小扰动的作用,从而表现为数学模型的边界条件中出现一个小参数.通过用摄动方法对边界条件中含有小参数的问题进行分析,将其转化为较容易求解的问题,然后用数学物理的方法求出这些问题的解,最后对解的形式进行分析,得到了与实验相符的结果,即固相中的温度场呈现出指数型振荡衰减.     

定向凝固过程中柱状晶的生长机制

为了控制定向凝固过程中柱状晶的连续稳定生长,将真空感应熔炼与连续定向凝固技术相结合,开发出真空连续定向凝固技术。在一定的工艺参数下,在自制的定向凝固设备上成功制备出具有单向凝固组织的直径8mm的Al-1%Si合金棒材。通过对棒材不同位置的微观组织进行研究,分析了连续定向凝固过程中柱状晶形成和长大过程。结果表明:凝固过程开始阶段,新晶粒的出现阻碍原晶粒生长,使晶体呈现一种新的有序结构;柱状晶长大过程中受到晶粒淘汰机制和柱状晶合并机制的综合作用。     

熔体形核与二维稳态温度起伏数学模型

用数学方法证明了二维稳态温度起伏数学模型的Fourier级数形式解是收敛的,该温度起伏的数学模型的解是惟一的而且是稳定的.这个模型的温度解呈现出指数振荡衰减,验证了熔液对流促使温度产生大的起伏,导致大量晶核形成这-熔体形核机制的正确性.     

真空熔炼、氩气保护连续定向凝固技术

阐述了真空熔炼、氩气保护下引法连续定向凝固工艺.该工艺将真空感应熔炼和连续定向凝固技术结合在一起,集熔化、提纯、凝固于一体,控制方便,搅拌、脱氧能力强,生产效率高,能生产纯净度高、性能好的定向凝固材料.对该工艺生产的纯铜棒材的质量进行了分析.     

单相合金凝固界面形态稳定非线性动力学理论

建立了单相合金凝固过程中固液界面扰动波振幅随时间变化的非线性动力学方程，解此方程，得到了在不同凝固条件下，随着凝固速度的增加，固液平界面失稳分岔后，胞枝晶开始稳定生长的条件，当固液界面向前推进速度较大即亚快速和快速凝固条件下，粗枝晶失稳分岔后，细支晶细胞晶开始稳定生长的条件，同时得出了稳定态胞晶、枝晶尖端的半径、固液界面干扰波的振幅和波长三者之间的关系式。     

钛与碳在金属铝液中反应动力学模型

利用反应动力学和扩散理论，建立钛与碳在金属铝液中反应动力学模型，提出了Ｔｉ与Ｃ在铝液中的反应机理，即：Ｔｉ原子以铝液为传质媒介，向碳颗粒表面扩散，与Ｃ逐层反应并生成ＴｉＣ，ＴｉＣ颗粒在铝液的对流作用下，不断地向铝液中分散，讨论了铝液的温度、各元素的浓度以及生成ＴｉＣ的体积分数对其反应速度的影响规律。