双辊薄带连铸界面换热系数的实验研究

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双辊薄带连铸技术是冶金及材料领域内的一项前沿技术,是目前世界上被广泛研究的重要课题。该技术将传统的板带生产工艺中的连铸、轧制工艺整合为一体,简化了生产工序,钢液被直接浇铸成薄带,使钢铁生产流程更紧凑、更高效、更环保。双辊薄带连铸过程中结晶辊与金属熔体间的界面传热对铸带质量与工艺参数的制定都有着显著影响,因此,对其进行研究具有非常重要的理论意义和实用价值。在分析了国内外相关文献的基础上,归纳总结了各种形态下接触界面换热系数的主要影响因素。根据双辊薄带连铸过程中界面热流特征与凝固特性,设计了两套可行的测量液—固接触界面热流与固—固接触界面换热系数的模拟实验测量装置,并开发了相应的数据采集处理软件系统。通过实验与数值计算相结合的方法,研究了铝液与铜试样接触状态下,浇注温度对接触界面热流的影响;以及高温不锈钢试样与低温铜试样接触时,接触载荷、接触表面粗糙度对界面换热系数的影响。得到以下结论:液—固接触状态下,接触界面峰值热流随着金属液温度的增加而增大,但当金属液温度达到并超过某—临界值时,界面峰值热流反而会变小,同时,金属液温度越高,达到峰值热流的时间越短;固—固接触状态下,接触界面换热系数随着接触载荷的增大而增大,随着接触表面粗糙的增大而减小,并且,接触温度对接触界面换热系数的影响也是十分显著的。
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