雙輥薄帶連鑄技術(shù)是當今一項非常前沿且極具潛力和研究價值的技術(shù)。它是指熔融的金屬液經(jīng)布流系統(tǒng)流入由兩個逆向旋轉(zhuǎn)的軋輥和兩個側(cè)封板組成的結(jié)晶器中,在較短的時間里在結(jié)晶輥的軋制作用下直接生產(chǎn)出薄板帶的技術(shù)。與傳統(tǒng)的鋼坯生產(chǎn)過程相比,它具有產(chǎn)能高、投資小、耗能小等優(yōu)點。然而雙輥薄帶連鑄坯表面常易產(chǎn)生影響產(chǎn)品質(zhì)量的裂紋,這是由于不合理的工藝參數(shù)及布流系統(tǒng)對軋輥間金屬熔體的流動、傳熱和凝固過程的影響造成的。通過數(shù)值模擬的方法可以研究不同的工藝參數(shù)和布流系統(tǒng)情況下雙輥薄帶連鑄過程,對實驗參數(shù)的選擇提供相關(guān)的理論指導(dǎo)。本論文建立了描述雙輥薄帶連鑄過程的三維流熱耦合模型,并通過實驗驗證了該模型的可靠性,利用該模型對不同工藝參數(shù)和布流系統(tǒng)下的連鑄過程進行分析研究。其中,輥速分別選用0.5 m/s、1.0 m/s、1.5 m/s,澆注溫度分別為1780 K、1800 K、1820 K,水口浸入深度為35 mm、45 mm和55mm,水口角度分別為10°、20°和30°。利用控制變量法分別研究各個參數(shù)對流場、溫度場、液面波動及側(cè)封板處沖擊情況的影響。計算結(jié)果表明,不同工藝參數(shù)或布流系統(tǒng)對熔池內(nèi)部流場、溫度場、液面波動和對側(cè)封板的沖擊都有一定的影響。熔池內(nèi)部通常會形成兩處對流,這不僅可以提高熔體熱傳導(dǎo)的效率,有助于提高熔體成分和溫度的均勻性,還有助于枝晶的熔斷,起到細化晶粒的作用,同時也會減少偏析現(xiàn)象的發(fā)生,進而提高鑄坯質(zhì)量。出口處帶坯的溫度隨著輥速的增加和澆注溫度的升高而升高,凝固點位置也隨之下降。輥速和澆注溫度過高時,薄帶坯在出口處還未完全凝固易發(fā)生漏液;輥速和澆注溫度過低時,薄帶坯凝固點位置距離出口較遠易產(chǎn)生裂紋。輥速對于液面波動和對側(cè)封板的沖擊影響較大,而澆注溫度僅對側(cè)封板的沖擊有影響,對液面波動影響較小。出口處薄帶坯的溫度隨著水口浸入深度的增加而減小,而水口角度對溫度場的影響較小。液面波動情況、回流的位置和對側(cè)封板的沖擊的位置均隨著浸入深度和水口角度的變化而變化。通過對不同情況下溫度場、流場、液面波動和對側(cè)封板沖擊情況的計算分析,可對參數(shù)的確定提供理論指導(dǎo),進而優(yōu)化工藝參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù),從而提高鑄坯質(zhì)量。通過計算分析,建議實驗參數(shù)選取輥速1.0 m/s,澆注溫度1800 K,水口浸入深度45 mm,水口角度20°。
【學(xué)位單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2016
【中圖分類】：TG335.9
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 雙輥薄帶連鑄工藝概述
    1.2 雙輥薄帶連鑄工藝的發(fā)展歷史與現(xiàn)狀
    1.3 雙輥薄帶連鑄過程的數(shù)值模擬研究
        1.3.1 數(shù)值模擬研究的意義
        1.3.2 雙輥薄帶連鑄過程數(shù)值模擬的發(fā)展歷史與現(xiàn)狀
    1.4 課題來源及主要內(nèi)容
2 雙輥薄帶連鑄過程的數(shù)值計算模型
    2.1 CFD基礎(chǔ)及Fluent軟件簡介
    2.2 基本假設(shè)及控制方程
    2.3 幾何模型及物性參數(shù)
    2.4 邊界條件及初始條件
3 工藝參數(shù)對雙輥薄帶連鑄過程的影響
    3.1 實驗驗證
        3.1.1 實驗設(shè)備
        3.1.2 實驗結(jié)果
    3.2 輥速對雙輥薄帶連鑄過程的影響
        3.2.1 輥速對溫度場的影響
        3.2.2 輥速對流場的影響
        3.2.3 輥速對液面波動的影響
        3.2.4 輥速對側(cè)封板沖擊的影響
    3.3 澆注溫度對雙輥薄帶連鑄過程的影響
        3.3.1 澆注溫度對溫度場的影響
        3.3.2 澆注溫度對流場的影響
        3.3.3 澆注溫度對液面波動的影響
        3.3.4 澆注溫度對側(cè)封板沖擊的影響
    3.4 本章小結(jié)
4 布流系統(tǒng)對雙輥薄帶連鑄過程的影響
    4.1 水口浸入深度對雙輥薄帶連鑄過程的影響
        4.1.1 水口浸入深度對溫度場的影響
        4.1.2 水口浸入深度對流場的影響
        4.1.3 水口浸入深度對液面波動的影響
        4.1.4 水口浸入深度對側(cè)封板沖擊的影響
    4.2 水口角度對雙輥薄帶連鑄過程的影響
        4.2.1 水口角度對溫度場的影響
        4.2.2 水口角度對流場的影響
        4.2.3 水口角度對液面波動的影響
        4.2.4 水口角度對側(cè)封板沖擊的影響
    4.3 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝

【參考文獻】

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本文編號：2876387