薄带连铸界面热流及凝固过程的研究

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薄带连铸作为材料冶金工业的前沿技术,受到各大工业国的重视,尤其在当前全球范围内展开的关于控制碳排放量的背景下,钢铁作为高耗能的传统行业,转型升级已经是必然趋势。薄带连铸作为一种低耗能,高效率的生产方式,在过去几十年已经得到长足发展。在薄带连铸过程中,凝固壳与铸轧辊之间的界面传热影响着薄带的成形、质量,有着重要的影响,对于薄带连铸过程中的界面热流及凝固过程的研究是非常重要的。通过有限差分数值分析法对连铸过程中的铸辊-凝固壳建立传热控制方程,并且结合金属凝固过程中,二次枝晶间距与冷却速率的关系来确定传热控制方程的凝固距离步长和凝固时间步长以及凝固过程中的边界条件,本文以铝铜合金为研究对象,研究了铝铜合金在凝固过程中的固液界面固相与液相侧温度梯度、凝固过程的冷却速度、凝固速度、凝固壳温度分布以及铸辊-凝固壳之间的界面热流分布。在已知二次枝晶间距与冷却速度的关系条件下,得出薄带连铸金属液凝固过程的变化规律,薄带连铸过程中,随着凝固向前推进,初始阶段冷却速度极快,而经过短时间后,冷却速率降低,凝固壳表面温度随着凝固开始,初始阶段温度下降极快,而随着凝固继续进行温度变化趋于缓和,在薄带连铸初期,铸辊与凝固壳之间的界面热流以极快的速度变化,而经过初始阶段后热流变化趋于缓和,薄带连铸过程中,凝固壳的随着时间的生长,凝固速度、固液界面温度梯度随着时间而下降。
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