高壩條件下立式雙輥連鑄鎂合金熔池的流場(chǎng)與溫度場(chǎng)研究.pdf

1、立式雙輥薄帶連鑄屬于近終形加工范疇，可直接從液態(tài)金屬制備接近板材使用厚度的鎂合金薄帶坯，經(jīng)適當(dāng)?shù)暮罄m(xù)加工得到鎂合金板帶材，具有短流程、低成本的優(yōu)勢(shì)。但現(xiàn)有立式雙輥連鑄鎂合金薄帶坯的澆鑄過程穩(wěn)定性尚待提高，制約了立式雙輥連鑄鎂合金薄帶坯的技術(shù)發(fā)展。通過引入高壩來構(gòu)建全新的立式雙輥連鑄熔池系統(tǒng)，將現(xiàn)行立式雙輥連鑄過程中熔池液面與初始凝固點(diǎn)分離，可提高澆鑄過程的穩(wěn)定性，以保證鎂合金薄帶坯質(zhì)量。本文從鎂合金熔體與高壩材料及鑄輥的物理化學(xué)作用、熔

2、池內(nèi)流場(chǎng)與溫度場(chǎng)的模擬計(jì)算、實(shí)際澆鑄試驗(yàn)等方面，研究了高壩條件下立式雙輥連鑄鎂合金薄帶坯熔池的特點(diǎn)，以期為以后的鎂合金澆鑄工藝制定提供參考。
　　研究了鎂合金熔體與高壩材料之間的熱傳輸與化學(xué)作用，結(jié)果表明現(xiàn)有高壩材料與AZ31鎂合金熔體的換熱系數(shù)為50 W/(m2·K)，且在鎂合金熔體中呈化學(xué)惰/(2)性，可以滿足澆鑄試驗(yàn)要求。測(cè)試了AZ31鎂合金熔體與不銹鋼和碳鋼之間的換熱系數(shù)，分別為100 W/(m2·K)，250/(m2·K

3、)。
　　模擬計(jì)算了高壩條件下立式雙輥連鑄鎂合金薄帶坯熔池內(nèi)熔體的流場(chǎng)，研究了水口類型、水口浸入深度、雙輥連鑄速度、高壩間距、輥縫寬度、高壩高度等工藝參數(shù)對(duì)熔池內(nèi)流場(chǎng)的影響，初步優(yōu)化了薄帶坯澆鑄工藝。結(jié)果表明，初步優(yōu)化的澆鑄工藝為：水口浸入深度為20mm,斜向下5°的水口澆鑄,接觸弧46°,輥縫寬度5mm，高壩高度80mm，鑄輥轉(zhuǎn)速15r/min。在此工藝條件下澆鑄,流場(chǎng)整體區(qū)域混合良好且較穩(wěn)定，液面速度適宜且波動(dòng)較小，對(duì)凝固區(qū)域

4、的影響也較小。
　　模擬計(jì)算了無高壩和有高壩下立式雙輥連鑄鎂合金薄帶坯熔池內(nèi)熔體的溫度場(chǎng)，研究了澆鑄溫度、熔體與鑄輥界面的換熱系數(shù)、雙輥連鑄速度等工藝參數(shù)對(duì)熔池內(nèi)溫度場(chǎng)中全凝固點(diǎn)的影響，初步優(yōu)化了薄帶坯澆鑄工藝。結(jié)果表明，當(dāng)鑄輥與熔體的換熱系數(shù)增大時(shí)，全凝固點(diǎn)的位置下降；當(dāng)澆鑄溫度升高時(shí)，全凝固點(diǎn)的位置升高；當(dāng)轉(zhuǎn)速升高時(shí)，全凝固點(diǎn)的位置升高；增加高壩會(huì)提升全凝固點(diǎn)的位置，需要的澆鑄溫度比無高壩時(shí)的大，才能得到合適的全凝固點(diǎn)的位置。