單輥恒定流量澆鑄中釹鐵硼流動與傳熱規(guī)律研究.pdf

1、速凝甩帶工藝因其在鑄造釹鐵硼鑄片過程中具有眾多優(yōu)點而受業(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，利用試驗方法測定流槽中液態(tài)釹鐵硼的成分分布、帶體溫度場和冷卻速度比較困難，所以研究單棍薄帶恒流量澆鑄過程中流槽內(nèi)釹鐵硼液體的流動和傳熱對速凝設(shè)備以及工藝參數(shù)都有著積極的理論及應(yīng)用意義。
　　在釹鐵硼澆鑄過程中，釹鐵硼薄帶的平均厚度和均勻性對釹鐵硼的質(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)的水冷輥為研究對象。通過數(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，并驗證求解結(jié)果，擬合出恒定流量坩堝轉(zhuǎn)角與時間變化的函數(shù)關(guān)系式，計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)實現(xiàn)恒流量澆鑄的自動控制過程，這是為了使釹鐵硼在連鑄過程中時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，因此本文通過研究改變流槽尺寸等參數(shù)研究對流場的影響，利用fluent軟件采用數(shù)值模擬方法，通過模擬得到了流槽內(nèi)自由液面形狀、流場中釹鐵硼液體和稀薄氣體兩相分布狀態(tài)，這些參數(shù)對速凝薄帶的厚度均勻性影響極其重要。本文主要通過變換傾角，流槽長度和澆口形狀研究對流場的影響，通過模擬結(jié)果發(fā)現(xiàn)，傾角越大，流場越紊亂，釹鐵硼的自由液面越不平穩(wěn)，傾角為2°時的液面厚度的平穩(wěn)性要優(yōu)于傾角為8°。流槽的長度越長，流場越平穩(wěn)，釹鐵硼的自由液面越平穩(wěn)，

4、但是長度過長會導(dǎo)致真空室增大，當(dāng)長度超過550時，流槽長度對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，澆口形狀對釹鐵硼的流場分布基本無影響。
　　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的分布。主要模擬了帶體溫度和輥面溫度等工藝參數(shù)對薄帶溫度場和冷卻速度的影響。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脫輥，保證連鑄過程的順利進(jìn)行。通過模擬結(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)驗時間內(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1500℃以后，帶體在經(jīng)驗脫輥時間內(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)。通過模擬輥面溫度對冷卻速度的影響，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，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)驗脫帶時間內(nèi)順利脫帶，在輥面初始溫度達(dá)到650℃以上時