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济南铝板厂家谈连续铸轧过程数值模拟存在的主要问题

文章出处:www.jngdly.com 责任编辑:admin 发表时间:2021-10-5 9:04:03


尽管济南铝板厂家对双辊连续铸轧过程中金属流动、传热和变形行为的数值模拟进行了研究,但是在基本物理模型上仍存在对一些重要科学问题缺乏有依据的定性、定量认识,主要表现在以下几个方面:

1)、铸坯与轧辊接触界面的热导问题。在以往模拟中,铸坯与轧辊之间的传热考虑为第三类热边界条件。两者之间的传热只是简单用一平均的热传导系数来代替,未能考虑热传导系数沿接触面的变化。双辊连续铸轧过程中,在熔体凝固阶段,轧辊的作用相当于连铸过程中的结晶器。铸轧区内金属在凝固过程中释放的热量绝大部分经由轧辊传至冷却水排出。因此,辊套与带坯之间的接触界面换热系数(即界面热导)是影响铸轧过程能否顺利实现的关键。由于铸坯与轧辊之间沿接触面的界面条件是变化的,必然造成铸轧辊与铸坯之间热导沿接触面的变化.单纯用一个平均热传导系数来代替二者之间的接触热导与真实情况有较大差距,不利于研究铸轧过程材料微结构的演变。

2)、物性参数的选择问题。在大部分的数值模拟中,材料物性参数的选择不依赖于温度的变化。由于在铸轧区内温度分布变化很大,在轧制方面的平均温度梯度达200℃/cm以上,因而物性参数的变化也很大,若在模拟的过程中采用常物性参数,即材料物性参数不随温度变化而变化,则会使模拟结果存在误差,甚至不能反映铸轧过程中的实际问题,因此,在模拟过程中必须考虑物性参数随温度的变化。

3)、材料变形本构方程的处理。连续铸轧过程中材料在经由液态一固液共存态一固态的凝固相变过程的同时,还受到轧辊对其施加的轧制力的作用,材料的力学性能不仅与温度相关,同时还对变形速度变化十分敏感。到目前为止,还没有建立一个有效的本构方程来对连续铸轧过程的变形行为加以描述。另外,对于材料在铸轧过程中的高温、高压、大变形条件下能够应用的材料的力学数据也很少.大多数学者在对连续铸轧过程的流变行为进行研究时往往借鉴连铸坯或热轧研究的有关理论,由于双辊铸轧过程将“铸造”与“轧制”融为非独立的连续过程,过程中材料所表现出的力学行为也必然与连铸或热轧中材料的力学行为存在差异。处于不同状态材料的变形本构方程的准确描述是精确模拟连续铸轧过程材料流变行为的关键,是模拟计算的基础,也是需要深入研究和解决的问题。

4)、连续铸轧过程中的热一力祸合问题。连续铸轧过程中的温度和变形两种不同场变量之间存在很强的相互作用。由于铸轧过程的复杂性以及现有的有限元分析软件的局限性,以往大量的学者在进行铝带坯连续铸轧过程的理论研究工作时往往简化计算,对连续铸轧过程中的温度场和变形场分别进行研究,忽略了过程中的祸合,或间接考虑它们之间的相互作用。材料在高温下的变形对温度的变化十分敏感,准确分析连续铸轧过程中的流变行为不应把温度场的求解和变形场的分析分开来。因为除了温度变化对材料变形和性质产生影响外,材料变形也会释放热量,影响温度的变化。

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