哈兹列特连铸铝合金板带凝固传热的数值模拟

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1、AthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterNumericalsimulation0nsolidilicationandheat-transter0工一一●■●●●●一●^几HazelettcontinuouscastingofaluminumalloyslabByBinbinChenSupervisor：Prof．ShaokangGuanMaterialsProcessingEngineering一SchoolofMaterialsScienc

2、eandEngineeringMay2011学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。学位做作者。弦试试醐：M1年如湘学位论文使用授权声明本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属郑州大学。根据郑州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论

3、文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权郑州大学可以将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为郑州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。学位论文懈僦弑吼州年D砑日摘要哈兹列特双带连铸连轧工艺具有流程短，能耗低，成本低，效率高等优点，引起了世界范围内铝合金板带生产企业越来越多的关注。高效率和环境友好型的连铸连轧工艺逐渐成为铝合金板带生产工业发展的一个主要趋势

4、。直冷铸锭热轧工艺是常规的铝板带生产工艺，它是一种多工序工艺，其工序包括熔化(合金化)、直冷铸造、锯头、铣面、预热和热轧(含热粗轧和热精轧)，所生产的热轧卷经过冷轧后才能达到最终的厚度。双辊铸轧工艺的工序包括熔炼(合金化)、铸轧和卷曲。铸轧带坯需冷轧方能达到最终厚度，而采用哈兹列特双带连铸工艺时铸造之后接在线热连轧，其热轧带较铸轧带坯要薄，所需的冷轧工作量自然要少。哈兹列特连铸板坯的质量对终轧产品的性能有很大的影响。而哈兹列特双带凝固传热的数值模拟研究对提高连铸坯的表面质量、机械性能，改善微观组织非常重要，而且对哈

5、兹列特利用余热进行热连轧节能非常有帮助。因此哈兹列特双带凝固传热的数值模拟研究非常有必要。本文运用有限元法对哈兹列特连铸坯的凝固传热过程进行了数值模拟，在适当的假设条件下，建立了哈兹列特连铸过程的二维传热数学模型，并用热焓法建立了适用于固相、液相和固液两相区的统一能量方程。用热阻串联模型描述并计算了哈兹列特复杂的气隙层的传热，求解了哈兹列特连铸坯的凝固传热过程的两维稳态温度场，给出了连铸坯表面、中心以及连铸机出口处断面的温度分布，研究了不同过热度，连铸速度，双带涂层对哈兹列特连铸坯温度场的影响。数值计算结果表明：(

6、1)该传热模型比较全面的反映了哈兹列特连铸传热过程温度的变化、两相区和液芯长度的变化、坯壳的生长过程；(2)连铸速度、双带涂层对两相区长度和铸坯温度变化，尤其是连铸机出口断面温度，有较大的影响，而过热温度则对坯壳形成位置有明显的影响；(3)连铸速度、过热温度和双带涂层对连铸坯中心和表面的温差影响不大，它主要受双带冷却强度影响。关键字：铝合金板带；哈兹列特连铸连轧；数值模拟；凝固传热；温度场AbstractHazeletttwin-beltcontinuouscastingandrollingprocessisabs

7、orbingmoreandmoreattentionofaluminumalloyplateandstripproducersoftheworldforitsadvantages，suchaSshortprocedure，lowenergyconsumption,lowproductioncostandhighproductivity．Environment-friendlyandhighproductivitycontinuouscastingandrollingprocessisbecomingmaintr℃n

8、dofaluminumalloyplateandstripprocesses．TheconventionalDCcasting／hotmillprocessrouteincludemeltingandalloying，DCcasting，sawing，surfacemilling,rollingingotpreheating，andhotrolling(bo