双辊薄带连续铸轧凝固过程仿真分析.pdf

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1、Vo1．34No．09铸造技术Sep．2013F0UNDRYTECHN0LOGY·ll93·双辊薄带连续铸轧凝固过程仿真分析宋敏娜，张洁(邢台职业技术学院，河北邢台054035)摘要：以等价比热容法为研究基础，提出了双辊薄带铸轧凝固过程中的宏观数学模型和微观数学模型，以固相率为媒介实现了宏微观数学模型的耦合求解。通过A1—4．5Cu金属液的实际双辊薄带铸轧凝固试验，验证了微观数学模型的有效性和可靠性，为铸轧工艺的优化提供可行性参考。关键词：双辊薄带；连续铸轧；数学模型；固相率中图分类号：TG249文献标识码：A文章编号：1000—8365(

2、2013)09．1193—03SimulationAnalysisofDoubleRollThinStripinContinuousCastingProcessSONGMinna．ZHANGJie(XingtaiPolytechnicCollege，Xingtai054035，China)Abstract：Basedontheequivalentspecificheatmethod，themacro-andmicroscopicmathematicalmodelfortwinrollthinstripincastingsolidificat

3、ionprocesswereputforward，themathematicalmodelwassolvedbycouplingtakingsolidphasefractionasmedia．Throughthecastingsolidificationtestofactualtwin—rollstripofAI-4．5Culiquidmetal，thevalidityandreliabilityofthemathematicalmodelwereverified，whichcanprovideafeasiblereferenceforop

4、timizingcastingprocess．Keywords：twinrollthinstrip；continuouscastingandrolling；mathematicalmodel；solidfraction双辊薄带连续铸轧技术具有大的经济和技术1．1宏观网络节点及速度场的划分潜力，能够降低生产成本、减少设备投资、缩减铸造图1为双辊连续铸轧示意图．假设所研究的金周期、简化生产工序。该技术发展十多年来，被各大属液为黏性流体，铸辊线速度即为金属液在铸辊铸造企业广泛应用，但薄带不稳定、质量较差一直表面的流速，且金属液流速随着和铸辊表面距

5、离是现代化T业铸造中的主要问题，其中．薄带质量的增大而减小。流函数为西，在和Y方向上的流的一个重要影响因素就是薄带凝固组织。在国内外速分别为u和。利用上述假设和连续性方程可相关文献中，关于薄带连续铸轧凝固等轴晶区以及以确定金属液铸造过程中的速度场，并利用任意一组织影响机制还没有形成定量研究。同时，薄带凝点的流线切线方向和该点速度方向的重合来确定流固过程中还受到微观晶粒的溶质扩散、生长、形核线方程。以及宏观浓度、温度等相互制约，所以，利用数学模型对薄带连续铸轧凝固过程中的宏观、微观耦合问题进行分析，有助于对凝固组织的模拟预测。1宏观数学模型的

6、建立采用等价比热容法对结晶进行潜热处理，以此蒿I一为基础建立宏观数学模型。用预留未知参量处理和结晶潜热成线性关系的固相率。为了实现微观数学图l双辊连续铸轧示意图Fig．1Theschematicdiagramoftwinrollcontinuous模型和宏观模型的耦合，要将这个预留未知参量作castingandrolling为一个连接宏微观的通道。对于微观数学模型要采通过上述分析可以得出双铸辊之问金属液的流用较小的时间步长和网格尺寸，对于宏观的数学模动速度方程和流函数分别为：型要采用较大的时间步长和网格尺寸进行模拟。C『_、／M+(1)2收

7、稿日期：2013一O5—17T，基金项目：河北省社会科学基金资助项目：(HB12YJ006)一：——(2)hX／r2-x2(h-y)+yrho作者简介：宋敏娜(1979一)，女，河北邢台人，讲师，硕士研究生，研由此可以确定金属液在铸造方向和厚度方向上究方向为数学模型应用；电话：13730562906：E—mail：wangluoru123@163．com的流速分别为：Vo1．34No．09·ll94·F0UNDRYTECHN0L0GYSep．2013固性质具有定向性．枝晶生长速度要小于快速凝固／r一(31M：——[ho+r—Y一、／r2一^

8、+中的枝晶生长速度，同时，合金金属液要具有更大的动力学系数，因此，本研究不考虑枝晶尖端的动力学一=睹一(20+2r++y0过冷度。该研究是在理想准平衡环境下进行铸轧凝其中，a=h