鋁合金鑄軋鑄咀中高溫熔體三維流場(chǎng)與溫度場(chǎng)的數(shù)值仿真研究.pdf

1、雙輥連續(xù)鑄軋不同其它連續(xù)鑄造工藝在于它是集凝固、變形于一體的綜合技術(shù).而鑄咀結(jié)構(gòu)和裝配是雙輥連續(xù)鑄軋最關(guān)鍵的技術(shù)之一,是直接分布金屬液到鑄軋輥輥縫的部件,因而鑄咀型腔內(nèi)流場(chǎng)與溫度場(chǎng)的分布狀態(tài)直接影響到板形,特別是鑄咀型腔高溫淺薄鋁熔體出口速度、出口溫度分布的均勻性決定了鑄軋過(guò)程能否順利進(jìn)行以及能否獲得高質(zhì)量的鑄坯.因此,研究大寬厚比、變截面型腔中復(fù)雜的高溫淺薄鋁熔體三維流場(chǎng)與溫度場(chǎng)分布規(guī)律,分析不同參數(shù)對(duì)高溫淺薄鋁熔體出口速度、出口溫度

2、分布影響具有重要的現(xiàn)實(shí)意義.本文根據(jù)鑄咀型腔結(jié)構(gòu)獨(dú)特的特征、熔體的特殊特性與環(huán)境的復(fù)雜性,首次利用大型有限元分析軟件ANSYS對(duì)高溫淺薄鋁熔體進(jìn)行了三維建模和耦合求解分析,具有方便、可視化性,主要研究如下:1.建立鑄咀中高溫鋁熔體三維流場(chǎng)與溫度場(chǎng)數(shù)學(xué)模型.2.基于ANSYS選擇了適當(dāng)?shù)娜S單元及自由度求解器,解決了求解過(guò)程中邊界條件的處理與加載的問題.3.對(duì)變物性主要是變密度高溫鋁熔體三維流場(chǎng)與溫度場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值仿真且分析了幾種參數(shù)(鑄軋

3、速度、分流塊數(shù)目、鑄咀型腔出口高度尺寸、型腔總長(zhǎng)度)因素的影響,并比較了變密度與常密度熔體數(shù)值仿真結(jié)果,揭示了高溫淺薄鋁熔體流場(chǎng)與溫度場(chǎng)分布規(guī)律,得出了數(shù)值仿真應(yīng)采用三維模型,二維模型不合理,不符合實(shí)際;熔體流向速度與出口溫度隨鑄軋速度的增加而增加,改變?nèi)肟谒俣确植伎筛纳菩颓蝗垠w出口溫度與速度的均勻性;改變分流塊數(shù)目可以改善出口速度分布與溫度分布均勻性;適當(dāng)減小型腔開口度能獲得更均勻的出口速度分布及溫度分布;增加型腔長(zhǎng)度能獲得更均勻的熔