熱邊界條件對(duì)雙輥薄帶凝固過程的影響
發(fā)布時(shí)間:2021-04-05 11:01
雙輥薄帶連鑄的宏觀溫度場(chǎng)和凝固微觀組織會(huì)受到鑄輥和涂層的換熱影響。建立了雙輥薄帶凝固坯殼-涂層-鑄輥的物理模型,探究凝固坯殼與涂層間的換熱系數(shù)(h1)和涂層與鑄輥間的換熱系數(shù)(h2)對(duì)薄帶凝固過程在宏觀溫度場(chǎng)與微觀組織上的影響。研究結(jié)果表明:雙輥薄帶的鋼液凝固符合平方根定律;h1的增大可以有效改善涂層表面裂紋的產(chǎn)生,加快鋼液凝固,讓鑄坯微觀組織的平均晶粒面積增大;h2的增大可以改善涂層剝離情況,但會(huì)增加涂層表面開裂的可能,同時(shí)能使鑄坯微觀組織的平均晶粒面積增大。
【文章來源】:煉鋼. 2020,36(05)北大核心
【文章頁數(shù)】:9 頁
【部分圖文】:
凝固坯殼-涂層-鑄輥物理模型圖
本文計(jì)算鋼種為低碳鋼,其液相線為1 533 ℃,固相線為1 509 ℃,鋼種的密度、固相率、熱焓等熱物性參數(shù)隨溫度的變化而不同,其主要的熱物性參數(shù)如圖2所示。鑄輥的材料選為鉻鋯銅[14],其熱導(dǎo)率可以達(dá)到337 W/(m·K),涂層材料為Ni鍍層[15],其具有較好的力學(xué)性能,被廣泛用于各類鑄輥和結(jié)晶器表面。3.2 邊界條件
圖3為計(jì)算達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡后,模型各邊界條件示意圖,計(jì)算過程涉及多個(gè)界面間的換熱。在凝固坯殼段,序號(hào)①的邊界條件為凝固坯殼與涂層間的換熱系數(shù)(h1);在空冷段,序號(hào)①的邊界條件則為涂層與空氣間的換熱系數(shù)(h4)。此外,還有涂層與鑄輥間的換熱系數(shù)(h2),鑄輥與冷卻水道間的換熱系數(shù)(h3),而模型的四周邊界面則為對(duì)稱邊界,各換熱系數(shù)在計(jì)算中取值如表 1所示。表1 各換熱系數(shù)的取值Table 1 The values of the heat transfer coefficients 換熱系數(shù) 變量數(shù) 數(shù)值/(W·m-2·K-1) h1[16] 6 4.0×103、3.9×104、4.0×104、4.1×104、4.0×105、4.0×106 h2[17] 5 8.0×103、8.0×104、8.0×105、8.0×106、機(jī)械焊合界面 h3 1 2.5×105 h4 1 20
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]雙輥薄帶鑄軋技術(shù)[J]. 李嘉牟. 一重技術(shù). 2019(03)
[2]枝晶生長(zhǎng)模型對(duì)雙輥薄帶連鑄組織模擬的影響[J]. 潘灣萍,楊志良,陳崢,馬婕,張捷宇,王波. 上海金屬. 2016(05)
[3]上方側(cè)注式雙輥鑄軋輥套溫度場(chǎng)的數(shù)值模擬[J]. 徐國(guó)進(jìn),周成,王德,李立彥. 特種鑄造及有色合金. 2014(04)
[4]涂層厚度對(duì)傳熱系數(shù)的影響研究[J]. 賈思洋,楊萬國(guó),張波. 現(xiàn)代涂料與涂裝. 2011(01)
[5]雙輥薄帶連鑄鑄輥材質(zhì)及水冷結(jié)構(gòu)分析[J]. 張彩東,章仲禹,梁小平,丁培道. 重慶大學(xué)學(xué)報(bào). 2009(06)
[6]澆注溫度對(duì)雙輥薄帶凝固組織影響的模擬預(yù)測(cè)[J]. 楊明波,潘復(fù)生,丁培道. 特種鑄造及有色合金. 2004(05)
[7]工藝因素對(duì)雙輥薄帶鋼凝固組織影響的模擬預(yù)測(cè)[J]. 楊明波,潘復(fù)生,彭曉東,丁培道. 鑄造. 2002(11)
[8]雙輥薄帶凝固組織的數(shù)值模擬(Ⅱ)——數(shù)學(xué)模型的應(yīng)用[J]. 楊明波,潘復(fù)生,彭曉東,侯仕東,丁培道. 鋼鐵研究學(xué)報(bào). 2001(05)
[9]雙輥薄帶凝固組織的數(shù)值模擬(Ⅰ)——數(shù)學(xué)模型的建立及驗(yàn)證[J]. 楊明波,潘復(fù)生,彭曉東,侯仕東,丁培道. 鋼鐵研究學(xué)報(bào). 2001(04)
博士論文
[1]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]. 曹光明.東北大學(xué) 2008
碩士論文
[1]用于結(jié)晶器內(nèi)鍍層的高鈷低鎳鈷鎳合金電鑄工藝的研究[D]. 王蓓蓓.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2012
本文編號(hào):3119510
【文章來源】:煉鋼. 2020,36(05)北大核心
【文章頁數(shù)】:9 頁
【部分圖文】:
凝固坯殼-涂層-鑄輥物理模型圖
本文計(jì)算鋼種為低碳鋼,其液相線為1 533 ℃,固相線為1 509 ℃,鋼種的密度、固相率、熱焓等熱物性參數(shù)隨溫度的變化而不同,其主要的熱物性參數(shù)如圖2所示。鑄輥的材料選為鉻鋯銅[14],其熱導(dǎo)率可以達(dá)到337 W/(m·K),涂層材料為Ni鍍層[15],其具有較好的力學(xué)性能,被廣泛用于各類鑄輥和結(jié)晶器表面。3.2 邊界條件
圖3為計(jì)算達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡后,模型各邊界條件示意圖,計(jì)算過程涉及多個(gè)界面間的換熱。在凝固坯殼段,序號(hào)①的邊界條件為凝固坯殼與涂層間的換熱系數(shù)(h1);在空冷段,序號(hào)①的邊界條件則為涂層與空氣間的換熱系數(shù)(h4)。此外,還有涂層與鑄輥間的換熱系數(shù)(h2),鑄輥與冷卻水道間的換熱系數(shù)(h3),而模型的四周邊界面則為對(duì)稱邊界,各換熱系數(shù)在計(jì)算中取值如表 1所示。表1 各換熱系數(shù)的取值Table 1 The values of the heat transfer coefficients 換熱系數(shù) 變量數(shù) 數(shù)值/(W·m-2·K-1) h1[16] 6 4.0×103、3.9×104、4.0×104、4.1×104、4.0×105、4.0×106 h2[17] 5 8.0×103、8.0×104、8.0×105、8.0×106、機(jī)械焊合界面 h3 1 2.5×105 h4 1 20
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]雙輥薄帶鑄軋技術(shù)[J]. 李嘉牟. 一重技術(shù). 2019(03)
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[4]涂層厚度對(duì)傳熱系數(shù)的影響研究[J]. 賈思洋,楊萬國(guó),張波. 現(xiàn)代涂料與涂裝. 2011(01)
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[7]工藝因素對(duì)雙輥薄帶鋼凝固組織影響的模擬預(yù)測(cè)[J]. 楊明波,潘復(fù)生,彭曉東,丁培道. 鑄造. 2002(11)
[8]雙輥薄帶凝固組織的數(shù)值模擬(Ⅱ)——數(shù)學(xué)模型的應(yīng)用[J]. 楊明波,潘復(fù)生,彭曉東,侯仕東,丁培道. 鋼鐵研究學(xué)報(bào). 2001(05)
[9]雙輥薄帶凝固組織的數(shù)值模擬(Ⅰ)——數(shù)學(xué)模型的建立及驗(yàn)證[J]. 楊明波,潘復(fù)生,彭曉東,侯仕東,丁培道. 鋼鐵研究學(xué)報(bào). 2001(04)
博士論文
[1]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]. 曹光明.東北大學(xué) 2008
碩士論文
[1]用于結(jié)晶器內(nèi)鍍層的高鈷低鎳鈷鎳合金電鑄工藝的研究[D]. 王蓓蓓.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2012
本文編號(hào):3119510
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