雙輥鑄軋寬幅鎂合金薄板溫度場與鑄軋力研究.pdf

1、比起傳統(tǒng)的鎂合金薄板生產(chǎn)方法(主要是通過擠壓和軋制)，雙輥法鑄軋生產(chǎn)鎂合金薄板具有投資少、能耗低和勞動生產(chǎn)率高等優(yōu)勢。但由于雙輥鑄軋薄板過程完成時間短且是一個同時存在凝固和軋制的復(fù)雜過程，當(dāng)鑄軋工藝參數(shù)控制不當(dāng)時則會對鑄軋工藝的順利進(jìn)行及薄板質(zhì)量造成重要影響；尤其是在鑄軋寬幅薄板時，工藝參數(shù)沿板寬方向上均勻性控制的重要性尤為突出。針對目前雙輥鑄軋鎂合金薄板研究中存在的兩方面問題，其一是在用數(shù)值模擬方法對鑄軋工藝參數(shù)控制問題的研究中，主要

2、是通過單一的溫度場來進(jìn)行鑄軋工藝順行的判斷而缺少從鑄軋力的角度進(jìn)行研究；其二是針對鑄軋板寬方向的工藝參數(shù)不均勻性對鑄軋過程影響的研究也未見報道。本文研究了鑄軋工藝參數(shù)及板寬方向鑄軋工藝參數(shù)不均勻性對鑄軋區(qū)溫度場和鑄軋力的影響規(guī)律，進(jìn)而研究了鑄軋工藝參數(shù)對工藝順行的影響規(guī)律，具體如下：
　　 (1)針對水平雙輥鑄軋尺寸規(guī)格為1500mm×8mm的寬幅AZ31鎂合金薄板，建立了鑄軋區(qū)溫度場和流場耦合的數(shù)學(xué)模型，利用大型商用軟件ANS

3、YS中的FLOTRAN模塊對建立的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了數(shù)值求解，獲得了鑄軋區(qū)的溫度場。
　　 (2)利用熱軋理論建立的鑄軋力模型計算了鑄軋過程的鑄軋力，避免了采用求解應(yīng)力方程組算法時所存在的計算困難且計算量大的缺點，從而簡化了繁雜的鑄軋力計算。
　　 (3)利用gleeble1500D熱模擬機(jī)對AZ31鎂合金材料做了高溫拉伸試驗，獲得了AZ31鎂合金材料在不同溫度下的屈服強(qiáng)度，在測試溫度范圍內(nèi)屈服強(qiáng)度σ0.2隨溫度T呈線性變化

4、趨勢，即σ0.2=-0.1382T+77.882。
　　 (4)揭示了不同鑄軋工藝參數(shù)(冷卻速度、澆注溫度和鑄軋速度)對鑄軋區(qū)溫度場和鑄軋力的影響規(guī)律，獲得了不產(chǎn)生漏液現(xiàn)象或不出現(xiàn)熱帶的最小臨界冷卻強(qiáng)度，以及不發(fā)生卡輥或不出現(xiàn)鑄坯裂紋的最大臨界冷卻強(qiáng)度。當(dāng)鑄軋速度分別為1m/min、2m/min和3m/min時，對應(yīng)的最小和最大臨界冷卻強(qiáng)度值分別為500、1200、2000W/(m2.K)和2500、5000、7500W/(m2

5、.K)。
　　 (5)利用切片方法用連續(xù)的二維模型代替了復(fù)雜的三維模型，從而可以以較少的計算工作量實現(xiàn)板寬方向工藝參數(shù)不均勻性對鑄軋過程影響的模擬研究。提出了用變異系數(shù)作為評價指標(biāo)來表征工藝參數(shù)沿板寬方向不均勻性分布。揭示了冷卻不均勻性和澆注溫度不均勻性對鑄軋區(qū)溫度場和鑄軋力的影響規(guī)律。獲得了保證良好質(zhì)量的薄板允許的最大冷卻不均勻程度和最大溫度不均勻程度，即冷卻強(qiáng)度變異系數(shù)和澆注溫度變異系數(shù)應(yīng)分別控制在5.5％和2.87％以下。