本文關(guān)鍵詞：雙輥薄帶振動(dòng)鑄軋數(shù)值模擬及實(shí)驗(yàn)研究

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【摘要】：近年來(lái),雙輥薄帶鑄軋作為一項(xiàng)低能耗,低成本,短流程的半固態(tài)加工技術(shù),受到了國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者的廣泛關(guān)注,也取得了矚目的進(jìn)展,但是也有許多問(wèn)題亟待解決,出口帶坯的質(zhì)量問(wèn)題就是阻礙其工業(yè)化進(jìn)程的問(wèn)題之一。和傳統(tǒng)軋制相比,鑄軋過(guò)程的各種工藝高度集中,這使得鑄軋很難被精確的控制,鑄軋出的板坯也往往具有板形差、偏析、晶粒粗大及機(jī)械性能差等缺點(diǎn)。針對(duì)上述問(wèn)題,課題組試圖把振動(dòng)技術(shù)運(yùn)用到傳統(tǒng)的鑄軋機(jī)上,通過(guò)振動(dòng)對(duì)熔池場(chǎng)產(chǎn)生“攪拌”效果,從而引起熔池內(nèi)流場(chǎng)和溫度場(chǎng)的變化以影響熔池區(qū)域的凝固過(guò)程。通過(guò)在鑄軋過(guò)程中施加機(jī)械振動(dòng),來(lái)達(dá)到細(xì)化晶粒組織,抑制帶坯偏析從而改善板帶坯性能的目的,這對(duì)鑄軋技術(shù)盡早工業(yè)化具有重要的意義和價(jià)值。本文的主要工作及研究?jī)?nèi)容如下:利用ANSYS Fluent軟件對(duì)傳統(tǒng)鑄軋熔池內(nèi)溫度場(chǎng)和流場(chǎng)特點(diǎn)進(jìn)行了模擬,并分析模擬了振動(dòng)對(duì)鑄軋熔池內(nèi)的流場(chǎng)和溫度場(chǎng)的影響規(guī)律,研究表明振動(dòng)會(huì)對(duì)鑄軋熔池內(nèi)流場(chǎng)產(chǎn)生攪動(dòng)效果,這種效果會(huì)加快熔池內(nèi)的換熱,同時(shí)振動(dòng)對(duì)流場(chǎng)的作用會(huì)使熔池內(nèi)金屬溶液的成分更加均勻,減少鑄軋帶坯偏析等缺陷的產(chǎn)生。利用實(shí)驗(yàn)室自助研發(fā)的振動(dòng)實(shí)驗(yàn)鑄軋機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),制備出了不同振動(dòng)條件下的鑄軋板坯,對(duì)鑄軋板坯宏觀缺陷進(jìn)行了分析并提出了預(yù)防措施,并對(duì)鑄軋板坯進(jìn)行了微觀組織分析和機(jī)械性能測(cè)試,結(jié)果表明振頻和振幅的增大都能起到細(xì)化晶粒的作用,增大振頻比增大振幅對(duì)晶粒的細(xì)化作用更為明顯。
【關(guān)鍵詞】：雙輥鑄軋 振動(dòng)鑄軋 數(shù)值模擬 溫度場(chǎng) 流場(chǎng)
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG335.9
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-18
• 1.1 引言11
• 1.2 世界范圍內(nèi)鑄軋技術(shù)發(fā)展概況11-13
• 1.2.1 國(guó)外鑄軋技術(shù)發(fā)展概況11-12
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)鑄軋技術(shù)發(fā)展概況12-13
• 1.3 傳統(tǒng)鑄軋研究現(xiàn)狀及存在問(wèn)題13-16
• 1.3.1 傳統(tǒng)鑄軋理論研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3.2 傳統(tǒng)鑄軋帶坯質(zhì)量實(shí)驗(yàn)研究現(xiàn)狀14-16
• 1.4 提高鑄軋帶坯質(zhì)量的研究16
• 1.5 本文研究來(lái)源與研究?jī)?nèi)容16-18
• 1.5.1 本文研究來(lái)源及意義16-17
• 1.5.2 本文研究的主要內(nèi)容及框架17-18
• 第2章 振動(dòng)鑄軋流場(chǎng)和溫度場(chǎng)耦合基本理論18-31
• 2.1 引言18
• 2.2 流場(chǎng)基本理論18-21
• 2.2.1 流場(chǎng)基本控制方程18-19
• 2.2.2 湍流模型19-21
• 2.3 傳熱學(xué)基本理論21-24
• 2.3.1 熱量傳遞方式21-22
• 2.3.2 鑄軋傳熱過(guò)程中的能量守恒22-23
• 2.3.3 鑄軋傳熱過(guò)程中的邊界條件23-24
• 2.3.4 鑄軋傳熱過(guò)程中的微分方程24
• 2.4 對(duì)輥面換熱系數(shù)的處理24-27
• 2.4.1 關(guān)于輥面換熱邊界研究方法的討論24
• 2.4.2 輥面換熱邊界形式的選擇24-26
• 2.4.3 振動(dòng)輥面換熱邊界形式的確定26-27
• 2.5 振動(dòng)模型27-28
• 2.6 分離條件28-29
• 2.7 VOF模型29
• 2.8 凝固模型29-30
• 2.9 本章小結(jié)30-31
• 第3章 振動(dòng)對(duì)鑄軋熔池溫度場(chǎng)和流場(chǎng)的影響研究31-47
• 3.1 模擬基本假設(shè)31-32
• 3.2 模型建立和邊界條件32-34
• 3.2.1 模型建立及網(wǎng)格劃分32-33
• 3.2.2 初始條件和邊界條件33
• 3.2.3 模擬條件33-34
• 3.3 傳統(tǒng)鑄軋數(shù)值模擬的研究34-37
• 3.4 振動(dòng)對(duì)鑄軋熔池溫度場(chǎng)和流場(chǎng)的影響規(guī)律37-45
• 3.4.1 振動(dòng)對(duì)熔池內(nèi)溫度分布的影響37-40
• 3.4.2 振動(dòng)對(duì)熔池出口溫度的影響40-41
• 3.4.4 振動(dòng)對(duì)熔池區(qū)液面自由湍動(dòng)能的影響41-43
• 3.4.5 振動(dòng)對(duì)熔池中心線處速度的影響43-45
• 3.5 本章小結(jié)45-47
• 第4章 雙輥薄帶振動(dòng)鑄軋的實(shí)驗(yàn)研究47-52
• 4.1 鑄軋實(shí)驗(yàn)47-50
• 4.1.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span>47
• 4.1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備47-48
• 4.1.3 鑄軋材料實(shí)驗(yàn)成分48
• 4.1.4 鑄軋工藝選擇48-49
• 4.1.5 鑄軋實(shí)驗(yàn)過(guò)程49-50
• 4.2 顯微組織實(shí)驗(yàn)及性能測(cè)試50-51
• 4.2.1 熔池區(qū)凝固實(shí)驗(yàn)50
• 4.2.2 金相顯微組織實(shí)驗(yàn)50-51
• 4.2.3 微拉伸實(shí)驗(yàn)51
• 4.3 本章小結(jié)51-52
• 第5章 振動(dòng)鑄軋實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析52-62
• 5.1 板帶質(zhì)量宏觀缺陷及解決措施52-55
• 5.2 傳統(tǒng)鑄軋板坯組織分析55-57
• 5.2.1 微裂紋55
• 5.2.2 顯微組織不均55-56
• 5.2.3 潤(rùn)滑介質(zhì)對(duì)帶坯表面組織的影響56-57
• 5.2.4 鑄軋帶坯的力學(xué)性能57
• 5.3 振動(dòng)鑄軋板坯組織分析57-60
• 5.3.1 振動(dòng)對(duì)熔池區(qū)凝固的影響研究57-58
• 5.3.2 振動(dòng)對(duì)鑄軋帶坯組織性能的影響研究58-59
• 5.3.3 振動(dòng)對(duì)鑄軋帶坯機(jī)械性能的影響研究59-60
• 5.4 本章小結(jié)60-62
• 結(jié)論62-64
• 參考文獻(xiàn)64-68
• 攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果68-69
• 致謝69

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