單輥恒定流量澆鑄中釹鐵硼流動(dòng)與傳熱規(guī)律研究.pdf

1、速凝甩帶工藝因其在鑄造釹鐵硼鑄片過(guò)程中具有眾多優(yōu)點(diǎn)而受業(yè)界廣泛關(guān)注，單輥甩帶工藝是非晶材料制備制備和研究的主要手段，但是關(guān)于制備釹鐵硼薄帶方面的研究卻很少，利用試驗(yàn)方法測(cè)定流槽中液態(tài)釹鐵硼的成分分布、帶體溫度場(chǎng)和冷卻速度比較困難，所以研究單棍薄帶恒流量澆鑄過(guò)程中流槽內(nèi)釹鐵硼液體的流動(dòng)和傳熱對(duì)速凝設(shè)備以及工藝參數(shù)都有著積極的理論及應(yīng)用意義。
　　在釹鐵硼澆鑄過(guò)程中，釹鐵硼薄帶的平均厚度和均勻性對(duì)釹鐵硼的質(zhì)量至關(guān)重要，本文以某研究所的

2、甩帶爐為原型，以澆鑄、流槽、旋轉(zhuǎn)的水冷輥為研究對(duì)象。通過(guò)數(shù)學(xué)建模，建立起坩堝轉(zhuǎn)角和流量的函數(shù)關(guān)系式，這個(gè)函數(shù)關(guān)系式分為兩段，分別利用matlab求解澆鑄中坩堝的轉(zhuǎn)角與流量的關(guān)系，并驗(yàn)證求解結(jié)果，擬合出恒定流量坩堝轉(zhuǎn)角與時(shí)間變化的函數(shù)關(guān)系式，計(jì)算擬合誤差并選擇合適的擬合方式，在工程應(yīng)用上可以選用4次擬合函數(shù)實(shí)現(xiàn)恒流量澆鑄的自動(dòng)控制過(guò)程，這是為了使釹鐵硼在連鑄過(guò)程中時(shí)刻保持帶體的厚度均勻，
　　僅僅恒流量澆鑄并不能夠保證薄帶在成型中厚

3、度均勻，因此本文通過(guò)研究改變流槽尺寸等參數(shù)研究對(duì)流場(chǎng)的影響，利用fluent軟件采用數(shù)值模擬方法，通過(guò)模擬得到了流槽內(nèi)自由液面形狀、流場(chǎng)中釹鐵硼液體和稀薄氣體兩相分布狀態(tài)，這些參數(shù)對(duì)速凝薄帶的厚度均勻性影響極其重要。本文主要通過(guò)變換傾角，流槽長(zhǎng)度和澆口形狀研究對(duì)流場(chǎng)的影響，通過(guò)模擬結(jié)果發(fā)現(xiàn)，傾角越大，流場(chǎng)越紊亂，釹鐵硼的自由液面越不平穩(wěn)，傾角為2°時(shí)的液面厚度的平穩(wěn)性要優(yōu)于傾角為8°。流槽的長(zhǎng)度越長(zhǎng)，流場(chǎng)越平穩(wěn)，釹鐵硼的自由液面越平穩(wěn)，

4、但是長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致真空室增大，當(dāng)長(zhǎng)度超過(guò)550時(shí)，流槽長(zhǎng)度對(duì)厚度均勻性影響慢慢變小。模擬結(jié)果表明，在保證其他參數(shù)不變的前提下，澆口形狀對(duì)釹鐵硼的流場(chǎng)分布基本無(wú)影響。
　　采用ansys軟件模擬釹鐵硼的冷卻速度，以及釹鐵硼薄帶溫度場(chǎng)的分布。主要模擬了帶體溫度和輥面溫度等工藝參數(shù)對(duì)薄帶溫度場(chǎng)和冷卻速度的影響。帶體的冷卻速度影響釹鐵硼的晶相組織，并且影響釹鐵硼是否能夠適時(shí)脫輥，保證連鑄過(guò)程的順利進(jìn)行。通過(guò)模擬結(jié)果發(fā)現(xiàn)，帶體溫度在1300

5、℃到1450℃之間，釹鐵硼薄帶能夠在經(jīng)驗(yàn)時(shí)間內(nèi)順利脫帶，冷卻速度隨著帶體溫度的升高而降低，釹鐵硼帶體溫度超過(guò)1500℃以后，帶體在經(jīng)驗(yàn)脫輥時(shí)間內(nèi)，不能被冷卻到固相線溫度以下，釹鐵硼不能順利脫輥，這有可能導(dǎo)致卡輥并中斷生產(chǎn)。通過(guò)模擬輥面溫度對(duì)冷卻速度的影響，發(fā)現(xiàn)帶體的冷卻速度隨著輥面溫度的升高而降低，在輥面初始溫度在600℃以下時(shí)，釹鐵硼的冷卻速度隨著輥面溫度的升高而降低，并且可以在經(jīng)驗(yàn)脫帶時(shí)間內(nèi)順利脫帶，在輥面初始溫度達(dá)到650℃以上時(shí)