雙輥鑄軋寬幅鎂合金薄板溫度場(chǎng)與鑄軋力研究.pdf

1、比起傳統(tǒng)的鎂合金薄板生產(chǎn)方法(主要是通過(guò)擠壓和軋制)，雙輥法鑄軋生產(chǎn)鎂合金薄板具有投資少、能耗低和勞動(dòng)生產(chǎn)率高等優(yōu)勢(shì)。但由于雙輥鑄軋薄板過(guò)程完成時(shí)間短且是一個(gè)同時(shí)存在凝固和軋制的復(fù)雜過(guò)程，當(dāng)鑄軋工藝參數(shù)控制不當(dāng)時(shí)則會(huì)對(duì)鑄軋工藝的順利進(jìn)行及薄板質(zhì)量造成重要影響；尤其是在鑄軋寬幅薄板時(shí)，工藝參數(shù)沿板寬方向上均勻性控制的重要性尤為突出。針對(duì)目前雙輥鑄軋鎂合金薄板研究中存在的兩方面問(wèn)題，其一是在用數(shù)值模擬方法對(duì)鑄軋工藝參數(shù)控制問(wèn)題的研究中，主要

2、是通過(guò)單一的溫度場(chǎng)來(lái)進(jìn)行鑄軋工藝順行的判斷而缺少?gòu)蔫T軋力的角度進(jìn)行研究；其二是針對(duì)鑄軋板寬方向的工藝參數(shù)不均勻性對(duì)鑄軋過(guò)程影響的研究也未見報(bào)道。本文研究了鑄軋工藝參數(shù)及板寬方向鑄軋工藝參數(shù)不均勻性對(duì)鑄軋區(qū)溫度場(chǎng)和鑄軋力的影響規(guī)律，進(jìn)而研究了鑄軋工藝參數(shù)對(duì)工藝順行的影響規(guī)律，具體如下：
　　 (1)針對(duì)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(chǎng)和流場(chǎng)耦合的數(shù)學(xué)模型，利用大型商用軟件ANS

3、YS中的FLOTRAN模塊對(duì)建立的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了數(shù)值求解，獲得了鑄軋區(qū)的溫度場(chǎng)。
　　 (2)利用熱軋理論建立的鑄軋力模型計(jì)算了鑄軋過(guò)程的鑄軋力，避免了采用求解應(yīng)力方程組算法時(shí)所存在的計(jì)算困難且計(jì)算量大的缺點(diǎn)，從而簡(jiǎn)化了繁雜的鑄軋力計(jì)算。
　　 (3)利用gleeble1500D熱模擬機(jī)對(duì)AZ31鎂合金材料做了高溫拉伸試驗(yàn)，獲得了AZ31鎂合金材料在不同溫度下的屈服強(qiáng)度，在測(cè)試溫度范圍內(nèi)屈服強(qiáng)度σ0.2隨溫度T呈線性變化

4、趨勢(shì)，即σ0.2=-0.1382T+77.882。
　　 (4)揭示了不同鑄軋工藝參數(shù)(冷卻速度、澆注溫度和鑄軋速度)對(duì)鑄軋區(qū)溫度場(chǎng)和鑄軋力的影響規(guī)律，獲得了不產(chǎn)生漏液現(xiàn)象或不出現(xiàn)熱帶的最小臨界冷卻強(qiáng)度，以及不發(fā)生卡輥或不出現(xiàn)鑄坯裂紋的最大臨界冷卻強(qiáng)度。當(dāng)鑄軋速度分別為1m/min、2m/min和3m/min時(shí)，對(duì)應(yīng)的最小和最大臨界冷卻強(qiáng)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(fù)雜的三維模型，從而可以以較少的計(jì)算工作量實(shí)現(xiàn)板寬方向工藝參數(shù)不均勻性對(duì)鑄軋過(guò)程影響的模擬研究。提出了用變異系數(shù)作為評(píng)價(jià)指標(biāo)來(lái)表征工藝參數(shù)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(duì)鑄軋區(qū)溫度場(chǎng)和鑄軋力的影響規(guī)律。獲得了保證良好質(zhì)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(qiáng)度變異系數(shù)和澆注溫度變異系數(shù)應(yīng)分別控制在5.5％和2.87％以下。