雙輥鑄軋寬幅鎂合金薄板溫度場與鑄軋力研究.pdf

1、比起傳統的鎂合金薄板生產方法(主要是通過擠壓和軋制)，雙輥法鑄軋生產鎂合金薄板具有投資少、能耗低和勞動生產率高等優(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雜過程，當鑄軋工藝參數控制不當時則會對鑄軋工藝的順利進行及薄板質量造成重要影響；尤其是在鑄軋寬幅薄板時，工藝參數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，其一是在用數值模擬方法對鑄軋工藝參數控制問題的研究中，主要

2、是通過單一的溫度場來進行鑄軋工藝順行的判斷而缺少從鑄軋力的角度進行研究；其二是針對鑄軋板寬方向的工藝參數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及板寬方向鑄軋工藝參數不均勻性對鑄軋區(qū)溫度場和鑄軋力的影響規(guī)律，進而研究了鑄軋工藝參數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學模型，利用大型商用軟件ANS

3、YS中的FLOTRAN模塊對建立的數學模型進行了數值求解，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度，在測試溫度范圍內屈服強度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(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，獲得了不產生漏液現象或不出現熱帶的最小臨界冷卻強度，以及不發(fā)生卡輥或不出現鑄坯裂紋的最大臨界冷卻強度。當鑄軋速度分別為1m/min、2m/min和3m/min時，對應的最小和最大臨界冷卻強度值分別為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雜的三維模型，從而可以以較少的計算工作量實現板寬方向工藝參數不均勻性對鑄軋過程影響的模擬研究。提出了用變異系數作為評價指標來表征工藝參數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，即冷卻強度變異系數和澆注溫度變異系數應分別控制在5.5％和2.87％以下。