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《镁合金双辊铸轧铸嘴内部熔体流动数值模拟》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、计算机应用技术特种铸造及有色合金2008年第28卷第5期镁合金双辊铸轧铸嘴内部熔体流动数值模拟翁文凭陈琦钟皓邓桢桢闫蕴琪(苏州有色金属研究院有限公司材料所)摘要分析了铸嘴内部分流结构对型腔内镁合金熔体流场、温度场产生的影响。采用有限差分的SOLA-VOF法,建立镁合金双辊铸轧立板过程中流动区域的三维流场与温度场耦合模型,在相同的铸轧立板条件下(前箱液面高度、前箱熔体温度固定),数值模拟了不同形状的铸嘴型腔结构对熔体流动速度及温度分布的影响。模拟结果表明,分流块的大小、形状及位置对温度场及流动场影响显
2、著,采用小尺寸、多数量的分流块将有利于在铸嘴型腔内形成均匀的流动场和温度场。通过工艺试验,验证了模拟结果,根据模拟结果改进了铸嘴内部结构,使金属熔体流场、温度场分布均匀,获得了高质量的镁合金铸轧板材。关键词镁合金;双辊铸轧;铸嘴分流结构;数值模拟+中图分类号TG146.22;O242.2文献标志码A文章编号1001-2249(2008)05-0350-03镁合金在汽车、航空、电子等行业具有广阔得应用辊铸轧技术尚处于实验室研究阶段,铸嘴材质及结构形[1]前景,被誉为21世纪的绿色工程材料。目前镁合金式
3、一般借鉴铝合金铸嘴。由于两者在热物理性能上的薄板带坯制备方法主要有热轧法和挤压法,在制备厚度差异,导致铸嘴内部分流结构难以满足工艺要求。本课小于10mm的薄板时,存在工序复杂、成材率低等缺题结合镁合金AZ31的热物特性,采用有限差分SOLA-[2~4]点。铸轧技术是替代传统镁合金板带生产工艺的VOF法,利用计算机数值模拟,研究了镁合金双辊铸轧[5]主流趋势。此外,利用双辊铸轧技术制备镁合金板铸嘴液流分配结构对金属液温度场及流场分布的影响材,显微组织均匀、细小、夹杂物少且分布弥散,有利于规律,优化铸嘴
4、内部结构。[6~8]提高镁合金板材的力学性能。1铸嘴流场与温度场的数学模型铸嘴内部结构是铸轧最关键的技术之一,采用尺寸稳定性好和耐久性强的材料,使其出口处金属液熔体速1.1简化假设度和温度保持均匀一致,对提高铸轧速度和带坯质量至[9,10](1)镁液具有良好的流动性,在模拟过程中将金属关重要。铸轧工艺对铸嘴结构提出的要求是:金属镁液视为连续不可压缩的牛顿流体。液通过时流线合理、无死角,金属液应均匀分布于辊缝[11](2)镁液在流动过程中,金属液表观粘度设置为温间,而且金属液传入辊缝的温度也要均匀一致
5、。目度依存模式,模拟过程中将位于液相线和固相线之间的前大多数研究是针对轧辊和金属带坯温度场数值模拟金属液表观粘度按照线性简化设置。及铸轧辊形,也有采用水模拟试验来模拟金属熔体在铸(3)模拟主要针对铸嘴内部的分流结构,将铸嘴出嘴型腔中的流态和速度分布,但较少研究金属熔体在铸[12]液端至辊缝中心线部分简化为与铸嘴内部一体的流动嘴型腔中的传热及流动特性。此外,国内镁合金双收稿日期:2007-12-03基金项目:江苏省自然科学基金技术人才启动项目(BK2006543);中国铝业公司科技发展基金项目(200
6、5KJA13)第一作者简介:翁文凭,男,1978年出生,工程师,苏州有色金属研究院有限公司材料所,江苏苏州(215026),电话:0512-88856521,E-mail:wwphorse@126.com铸造及有色合金,2005,25(11):701-702.3结论[2]倪锋,龙锐.Zn-Al合金先共晶相的形核与生长特性[J].特种铸造及有色合金,2001,21(3):1-3.(1)Ti+B复合盐是一种有效的ZA27合金的变质[3]谢敬佩,王文炎.ZnAl27合金基复合材料高温蠕变性能的研究剂,在不
7、影响抗拉强度大小的前提下,可显著提高[J].特种铸造及有色合金,2001(2):65-67.ZA27合金的伸长率。当加入量为0.3%时,伸长率达[4]陈体军,郝远.ZA27合金的微观组织[J].中国有色金属学报,2002,12(2):294-299.到16%以上。变质剂用量少,使用方便,效果稳定。[5]赵玉珍,高庆.稀土、钛变质ZA27合金的组织与性能的研究[J].铸(2)生产条件下ZA27合金的各项力学性能达到造,2003,52(7):484-487.锡青铜制造滑动摩擦耐磨件的性能水平。[6]施忠
8、良,顾明元.Ce对ZA27合金组织和性能影响的研究[J].上参考文献海交通大学学报,1996(2):93-97.[1]杨勇勤,熊亚举,陈启超.锌合金成型汽车灯壳模具技术[J].特种(编辑:刘卫)350镁合金双辊铸轧铸嘴内部熔体流动数值模拟翁文凭等区域,周边材质均为保温材料,由此引起铸轧区金属液1.4初始条件及边界条件温度与实际情况产生的差异忽略,而主要考虑流动区域1.4.1铸嘴入口初始条件确定温度场分布均匀情况。当前箱液面高度恒定后,取辊缝中心线建立势能坐1.2控制方
