本文關鍵詞：雙輥薄帶振動鑄軋數(shù)值模擬及實驗研究

  更多相關文章： 雙輥鑄軋 振動鑄軋 數(shù)值模擬 溫度場 流場

【摘要】：近年來,雙輥薄帶鑄軋作為一項低能耗,低成本,短流程的半固態(tài)加工技術(shù),受到了國內(nèi)外專家學者的廣泛關注,也取得了矚目的進展,但是也有許多問題亟待解決,出口帶坯的質(zhì)量問題就是阻礙其工業(yè)化進程的問題之一。和傳統(tǒng)軋制相比,鑄軋過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、晶粒粗大及機械性能差等缺點。針對上述問題,課題組試圖把振動技術(shù)運用到傳統(tǒng)的鑄軋機上,通過振動對熔池場產(chǎn)生“攪拌”效果,從而引起熔池內(nèi)流場和溫度場的變化以影響熔池區(qū)域的凝固過程。通過在鑄軋過程中施加機械振動,來達到細化晶粒組織,抑制帶坯偏析從而改善板帶坯性能的目的,這對鑄軋技術(shù)盡早工業(yè)化具有重要的意義和價值。本文的主要工作及研究內(nèi)容如下:利用ANSYS Fluent軟件對傳統(tǒng)鑄軋熔池內(nèi)溫度場和流場特點進行了模擬,并分析模擬了振動對鑄軋熔池內(nèi)的流場和溫度場的影響規(guī)律,研究表明振動會對鑄軋熔池內(nèi)流場產(chǎn)生攪動效果,這種效果會加快熔池內(nèi)的換熱,同時振動對流場的作用會使熔池內(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。利用實驗室自助研發(fā)的振動實驗鑄軋機進行實驗,制備出了不同振動條件下的鑄軋板坯,對鑄軋板坯宏觀缺陷進行了分析并提出了預防措施,并對鑄軋板坯進行了微觀組織分析和機械性能測試,結(jié)果表明振頻和振幅的增大都能起到細化晶粒的作用,增大振頻比增大振幅對晶粒的細化作用更為明顯。
【關鍵詞】：雙輥鑄軋 振動鑄軋 數(shù)值模擬 溫度場 流場
【學位授予單位】：燕山大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：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 國外鑄軋技術(shù)發(fā)展概況11-12
• 1.2.2 國內(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)量實驗研究現(xiàn)狀14-16
• 1.4 提高鑄軋帶坯質(zhì)量的研究16
• 1.5 本文研究來源與研究內(nèi)容16-18
• 1.5.1 本文研究來源及意義16-17
• 1.5.2 本文研究的主要內(nèi)容及框架17-18
• 第2章 振動鑄軋流場和溫度場耦合基本理論18-31
• 2.1 引言18
• 2.2 流場基本理論18-21
• 2.2.1 流場基本控制方程18-19
• 2.2.2 湍流模型19-21
• 2.3 傳熱學基本理論21-24
• 2.3.1 熱量傳遞方式21-22
• 2.3.2 鑄軋傳熱過程中的能量守恒22-23
• 2.3.3 鑄軋傳熱過程中的邊界條件23-24
• 2.3.4 鑄軋傳熱過程中的微分方程24
• 2.4 對輥面換熱系數(shù)的處理24-27
• 2.4.1 關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 振動輥面換熱邊界形式的確定26-27
• 2.5 振動模型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 振動對鑄軋熔池溫度場和流場的影響研究31-47
• 3.1 模擬基本假設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 振動對鑄軋熔池溫度場和流場的影響規(guī)律37-45
• 3.4.1 振動對熔池內(nèi)溫度分布的影響37-40
• 3.4.2 振動對熔池出口溫度的影響40-41
• 3.4.4 振動對熔池區(qū)液面自由湍動能的影響41-43
• 3.4.5 振動對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 雙輥薄帶振動鑄軋的實驗研究47-52
• 4.1 鑄軋實驗47-50
• 4.1.1 實驗目的47
• 4.1.2 實驗設備47-48
• 4.1.3 鑄軋材料實驗成分48
• 4.1.4 鑄軋工藝選擇48-49
• 4.1.5 鑄軋實驗過程49-50
• 4.2 顯微組織實驗及性能測試50-51
• 4.2.1 熔池區(qū)凝固實驗50
• 4.2.2 金相顯微組織實驗50-51
• 4.2.3 微拉伸實驗51
• 4.3 本章小結(jié)51-52
• 第5章 振動鑄軋實驗結(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 潤滑介質(zhì)對帶坯表面組織的影響56-57
• 5.2.4 鑄軋帶坯的力學性能57
• 5.3 振動鑄軋板坯組織分析57-60
• 5.3.1 振動對熔池區(qū)凝固的影響研究57-58
• 5.3.2 振動對鑄軋帶坯組織性能的影響研究58-59
• 5.3.3 振動對鑄軋帶坯機械性能的影響研究59-60
• 5.4 本章小結(jié)60-62
• 結(jié)論62-64
• 參考文獻64-68
• 攻讀碩士學位期間承擔的科研任務與主要成果68-69
• 致謝69

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王祝堂;瑞閩鋁鑄軋公司又訂購一臺鑄軋機[J];輕合金加工技術(shù);2002年05期

2 徐圣亮;;一種計算鑄軋區(qū)長度的方法[J];輕合金加工技術(shù);1985年06期

3 梁其第;王志遠;;鋁連續(xù)鑄軋技術(shù)交流會簡介[J];輕合金加工技術(shù);1987年01期

4 孫斌煜;王海文;梁愛生;史榮;;鑄軋區(qū)長度的確定[J];太原重型機械學院學報;1993年01期

5 林浩;;薄規(guī)格鑄軋板的鑄軋[J];輕合金加工技術(shù);1993年12期

6 王海波，，王經(jīng)濤，郎錫君;薄板急冷鑄軋工藝與組織特征[J];輕合金加工技術(shù);1995年02期

7 肖立隆,蔡首軍;鑄軋工藝對產(chǎn)品質(zhì)量的影響[J];輕合金加工技術(shù);1999年07期

8 曹建峰;熔體凈化在連續(xù)鑄軋中的應用與探討[J];鋁加工;2000年05期

9 何慧剛;自制棒式清輥器在連續(xù)鑄軋生產(chǎn)過程中的應用[J];輕合金加工技術(shù);2000年08期

10 王顯鋒,邊紅,楊飛俠;降低鑄軋鋁材電阻率的途徑[J];輕合金加工技術(shù);2000年09期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 謝焱彬;凌玉華;廖力清;楊欣榮;;鋁電磁鑄軋原理及其控制優(yōu)化策略[A];第二十六屆中國控制會議論文集[C];2007年

2 許光明;江定輝;李金濤;崔建忠;;電磁鑄軋5182鋁合金組織性能研究[A];第十二屆全國鑄造年會暨2011中國鑄造活動周論文集[C];2011年

3 張自品;;鑄軋法生產(chǎn)3105合金的工藝優(yōu)化配置[A];2011全國鋁及鎂合金熔鑄技術(shù)交流會論文集[C];2011年

4 李永春;黃金法;侯波;;降溫提速提高鑄軋坯料質(zhì)量的工藝研究[A];2008年全國鋁合金熔鑄技術(shù)交流會論文集[C];2008年

5 梁慧強;蔡健;潘學民;;電解鋁液直接鑄軋節(jié)能措施及效果[A];2011全國鋁及鎂合金熔鑄技術(shù)交流會論文集[C];2011年

6 劉年春;毛大恒;;電磁鑄軋鑄嘴區(qū)電磁場分布規(guī)律及其作用分析[A];2008年全國鋁合金熔鑄技術(shù)交流會論文集[C];2008年

7 田照耀;廖力清;劉建良;;鋁電磁場快速鑄軋過程的分布式實時控制系統(tǒng)[A];第二十六屆中國控制會議論文集[C];2007年

8 鮑培瑋;劉志民;邢書明;;雙輥鑄軋鎂板組織的不均勻性[A];第七屆全國材料科學與圖像科技學術(shù)會議論文集[C];2009年

9 王建增;潘友發(fā);司圣杰;;3004鋁合金的鑄軋生產(chǎn)實踐[A];2011全國鋁及鎂合金熔鑄技術(shù)交流會論文集[C];2011年

10 匡舉;;用鋁鑄軋料生產(chǎn)花紋極質(zhì)量探析[A];合作 發(fā)展 創(chuàng)新——2008(太原)首屆中西部十二省市自治區(qū)有色金屬工業(yè)發(fā)展論壇論文集[C];2008年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 梁國峰;撫順鋁廠新鑄軋生產(chǎn)線試車成功[N];撫順日報;2005年

2 梁國峰;撫鋁新鑄軋生產(chǎn)線國內(nèi)領先[N];中國有色金屬報;2005年

3 侯發(fā)山;銀湖鋁業(yè)鞏義分公司大型鑄軋板坯生產(chǎn)線投產(chǎn)[N];中國有色金屬報;2008年

4 閻寶生 任靜偉;電解鋁液電磁鑄軋生產(chǎn)毛化板箔材項目通過驗收[N];中國有色金屬報;2004年

5 林森 韓萱 李慧 季煜;7000萬元設備民企“安家”[N];揚州日報;2006年

6 盛春磊;在未來市場的發(fā)展[N];中國有色金屬報;2008年

7 楊柳;中鋁貴州分公司鑄軋卷板材市場旺銷[N];中國有色金屬報;2007年

8 ;國家科技支撐連續(xù)鑄軋專題通過國家級驗收[N];經(jīng)理日報;2009年

9 汪恒玉 李瑞華;洛銅獨創(chuàng)“一機雙帶”新工藝[N];中國有色金屬報;2007年

10 曹祥漢;蘭鋁欲打造電、冶、加一體化航母[N];中國有色金屬報;2001年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 周英;連續(xù)鑄軋熔體流場的物理與幾何耦合規(guī)律與設計[D];中南大學;2007年

2 湛利華;鋁合金連續(xù)鑄軋過程流變行為研究及熱—力耦合分析[D];中南大學;2005年

3 翁文憑;鎂合金板帶鑄軋凝固前沿控制及缺陷成形機理研究[D];上海大學;2012年

4 曹光明;雙輥鑄軋薄帶鋼液位控制、鑄軋力模型及工藝優(yōu)化的研究[D];東北大學;2008年

5 晉艷娟;碳/鋁復合材料板帶鑄軋控制成型及力學行為研究[D];太原科技大學;2013年

6 胡仕成;連續(xù)鑄軋流變界面熱行為研究[D];中南大學;2005年

7 張璋;超薄快速鑄軋的凝固前沿計算及應用研究[D];中南大學;2004年

8 王文明;鋁帶坯雙輥鑄軋系統(tǒng)熱力耦合行為及板形問題研究[D];中南大學;2007年

9 張鵬;雙輥鑄軋不銹鋼薄帶開裂分析與溫度場和應力場的數(shù)值模擬[D];燕山大學;2014年

10 張頌陽;半固態(tài)鎂合金鑄軋板帶制備及其組織性能研究[D];南昌大學;2007年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 陳龍;雙輥薄帶鑄軋布流系統(tǒng)優(yōu)化設計及研究[D];燕山大學;2015年

2 何霞;鑄軋鋁板坯用Cu-0.23Be-0.84Co合金熱變形行為及數(shù)值模擬研究[D];河南科技大學;2015年

3 張庸聞;7050鋁合金鑄軋板裂紋形成原因研究[D];遼寧科技大學;2015年

4 姜昊;雙輥鑄軋7050鋁合金組織結(jié)構(gòu)演變規(guī)律研究[D];遼寧科技大學;2015年

5 陳宇;鎂合金鑄軋多段布流系統(tǒng)模擬與優(yōu)化設計[D];遼寧科技大學;2015年

6 田敏;雙輥薄帶鑄軋機開澆工藝參數(shù)的研究[D];燕山大學;2015年

7 宋鵬;組合場作用下6181鋁合金鑄軋組織研究[D];東北大學;2014年

8 王勝杰;組合場作用下7075鋁合金鑄軋組織研究[D];東北大學;2014年

9 呂艷紅;雙輥鑄軋高牌號無取向硅鋼薄帶組織、織構(gòu)的演變[D];東北大學;2014年

10 張雅峰;鑄軋1235鋁合金中Fe、Si元素分布研究[D];北方工業(yè)大學;2016年

本文編號：626680