本文關(guān)鍵詞：雙輥鑄軋輥面與熔池界面換熱系數(shù)實驗研究及結(jié)果驗證

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【摘要】：雙輥薄帶鑄軋作為一種近終型薄帶材生產(chǎn)工藝,以生產(chǎn)流程短、經(jīng)濟效益高等優(yōu)點成為近年來各國學(xué)者和鋼鐵企業(yè)研究的重點,鑄軋輥既作為結(jié)晶器又作為軋制輥是整個過程的核心部件,其中輥面—熔池間的界面換熱系數(shù)是影響整個鑄軋過程的最重要因素之一,其通過影響金屬液凝固速度來影響板帶內(nèi)部組織,并最終決定產(chǎn)品性能和質(zhì)量。但目前對于該界面換熱系數(shù)的研究存在很大的局限性,所得結(jié)論往往都是一些定性的規(guī)律,僅適用于特定的工況。本文首先對金屬熔體與輥面的接觸情況進行分析,根據(jù)金屬熔體在輥面的凝固特性及是否承受軋制力情況,設(shè)計了一套模擬實驗裝置,利用此裝置可以測量金屬液與輥面從初始接觸到初期凝固之間兩者溫度的變化過程,利用實驗所測得的溫度變化數(shù)據(jù),基于熱傳導(dǎo)反分析法求解換熱系數(shù)的方法,得到輥套試樣與金屬熔體的界面換熱系數(shù),并通過自變量轉(zhuǎn)換及合理預(yù)測軋制階段換熱情況最終求得了輥面—熔池界面換熱系數(shù)沿輥面不同角度的分布情況,即初始階段界面換熱系數(shù)最大并開始迅速減小,但減小的速率也越來越慢,當(dāng)?shù)竭_凝固終了點后由于受軋制力作用,界面換熱系數(shù)又迅速地增大,增長幅度大約為70%。通過改變金屬液初始溫度,也可發(fā)現(xiàn)澆注溫度對界面換熱系數(shù)的影響規(guī)律,即隨澆注溫度的提高,界面換熱系數(shù)也會有小幅增加。其次,為了驗證所求得的界面換熱的準(zhǔn)確性,建立了鑄軋過程中熔池的熱流凝固耦合數(shù)學(xué)模型,將所求得的界面換熱系數(shù)作為邊界條件進行鑄軋過程數(shù)值模擬,并與相同參數(shù)下實際鑄軋生產(chǎn)進行了對比,結(jié)果顯示兩者出口帶坯溫度在不同澆注溫度下都取得了較高程度的吻合。同時也與其他類型界面換熱系數(shù)的模擬結(jié)果進行了溫度場及凝固情況的對比,結(jié)果顯示本文求得的界面換熱系數(shù)可以使熔池中溫度場分布更加符合實際情況,凝固過程也更加合理。
【關(guān)鍵詞】：雙輥薄帶鑄軋 界面換熱系數(shù) 熱傳導(dǎo)反分析 對比驗證
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG335.9
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 雙輥薄帶鑄軋技術(shù)概況10-11
• 1.2 雙輥薄帶鑄軋生產(chǎn)現(xiàn)狀11-13
• 1.2.1 國外雙輥薄帶鑄軋生產(chǎn)現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 國內(nèi)雙輥薄帶鑄軋生產(chǎn)現(xiàn)狀12-13
• 1.3 輥面—熔池界面換熱系數(shù)的研究現(xiàn)狀13-17
• 1.3.1 輥面—熔池界面換熱系數(shù)研究意義13
• 1.3.2 輥面—熔池界面換熱系數(shù)的研究方法13-17
• 1.3.3 輥面—熔池界面換熱系數(shù)的研究現(xiàn)狀總結(jié)17
• 1.4 本文研究內(nèi)容與研究目的17-20
• 1.4.1 本文研究主要內(nèi)容17-18
• 1.4.2 本文的研究目的與意義18-20
• 第2章 鑄軋熱流凝固基本理論20-33
• 2.1 基本假設(shè)20-21
• 2.2 傳熱及凝固21-26
• 2.2.1 熱能傳遞基本方式21-23
• 2.2.2 導(dǎo)熱微分方程23-25
• 2.2.3 凝固與潛熱25-26
• 2.3 湍流模型26-28
• 2.4 基本控制方程28-29
• 2.4.1 連續(xù)性方程28
• 2.4.2 動量守恒方程28-29
• 2.4.3 能量守恒方程29
• 2.5 熱傳導(dǎo)反問題及其數(shù)學(xué)模型的建立29-32
• 2.5.1 熱傳導(dǎo)反問題簡述29-30
• 2.5.2 熱傳導(dǎo)反問題的數(shù)學(xué)模型30-32
• 2.6 本章小結(jié)32-33
• 第3章 熔池與鑄輥接觸區(qū)的熱邊界實驗研究33-43
• 3.1 引言33
• 3.2 基本理論33-34
• 3.3 實驗內(nèi)容34-39
• 3.3.1 實驗?zāi)康?/span>34-35
• 3.3.2 實驗材料與試樣35-36
• 3.3.3 實驗裝置36-38
• 3.3.4 實驗過程38-39
• 3.4 實驗數(shù)據(jù)讀取39-42
• 3.4.1 提高實驗精度措施39-40
• 3.4.2 實驗數(shù)據(jù)讀取及分析40-42
• 3.5 本章小結(jié)42-43
• 第4章 界面換熱系數(shù)的反求及修正43-52
• 4.1 實驗數(shù)據(jù)后處理43-48
• 4.1.1 基于熱傳導(dǎo)反分析法求解換熱系數(shù)的方法43-44
• 4.1.2 界面換熱系數(shù)的求解44-46
• 4.1.3 反求結(jié)果的驗證46-48
• 4.2 界面換熱系數(shù)的修正48-49
• 4.2.1 自變量的轉(zhuǎn)換48-49
• 4.2.2 軋制階段換熱情況處理49
• 4.3 不同輥面—熔池界面換熱系數(shù)的提出49-51
• 4.4 本章小結(jié)51-52
• 第5章 界面換熱系數(shù)的模擬驗證與對比52-65
• 5.1 引言52
• 5.2 數(shù)學(xué)模型設(shè)置52-54
• 5.2.1 邊界條件及初始條件52-54
• 5.2.2 網(wǎng)格劃分54
• 5.3 出口溫度對比54-60
• 5.3.1 數(shù)值模擬與實際生產(chǎn)出口溫度對比54-59
• 5.3.2 不同界面換熱系數(shù)的出口溫度對比59-60
• 5.4 熔池凝固情況對比60-63
• 5.4.1 不同澆注溫度的熔池凝固情況對比60-62
• 5.4.2 不同界面換熱系數(shù)的熔池凝固情況對比62-63
• 5.5 本章小結(jié)63-65
• 結(jié)論65-67
• 參考文獻67-71
• 致謝71

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