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V塑性工程学报不锈钢薄带液态铸轧过程的数值模拟。J1I邸洪双张晓明王国栋刘相华引言21第淼期年月(双辊液态铸轧是不经过中间冷却和再加热丁序,由液态金属直接铸轧成厚度在以下的板带的新工艺。由于此过程省略了复杂的热轧工序,从而使板带的生产流程大大缩短,设备投资大幅度降低。另外双辊液态铸轧还叮以生产传统热轧方法难以生产的高速钢、不锈钢板带等产品,并且具有小批量、多品种的优点,所以在未来的薄带生产巾,双辊液态铸L中,金属凝固、传热及可能发生的塑性变形同时在不到的时『叫内完或,而且各工艺参数如浇铸温度、铸流速度、铸轧速度、辊缝、液面的高度等控制范围很窄,从而使双辊液态铸轧过程的控制很复杂,到目前为止。烈辊液态铸轧还未能真正实现工业化。近年来,。采用计算饥模拟的技术研究双辊铸轧过程中的流动和传热过程,对工艺的优化、过程的稳定及控制产品的质量和组织性能肯重要在计算机模拟双辊铸轧过程方面,科研工作者已做了一些丁作,甅‘铸轧过程全隐rBs采用加权余量和坐标变换的方法解决了同样的问题。畇捎昧讼允讲罘址ㄇ蠼猗粢籹片程Hj(boundary解决移动边界问题“N南譡研究了铸轧非晶态材[1]PrncAsT给出了开始各时间段的流动及传热的情况。文献蠼鈘铸轧铝时熔池内湍流流动、。所有的下作都是将铸轧过程中熔池内金属液的流动及传热简化为两维,末考虑钢液的轴向流动及温差,而实际上,铸轧的浇铸系统的水口的长度不可能与辊身长度相同,轴向的钢液的流动及温差直接影响铸轧薄带的表面质量及板型,从而若要研究铸轧过程的准确的流动及温度分布,必须用三维模型。本文采用大型的商业有限元软件计算出了铸轧熔池内三维的流场及温度-流场和温度场的变化情况。控制方程本文采用广义流体的方法对铸轧过程进行模拟,即用液态金属传热流动的控制方程统一描述金属的i()连续性方程点乘积]弘耹stkes元法汁箅了不同铸轧速度和不同浇铸温度下熔池内的流场和温度场,得到了不『。关键词:凝固;铸轧;流热耦合中圈分类号:.的意义。o4摘要:基于耦合的二维*(s9995440)((200067208收稿日期:;修订日期:fixig·矿籓(u。—;·
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(+)∥苠篺茅雾嶂P肛可·∽一3pi?^n(171)·;,船4苗雨川等:不锈钢薄带液态铸轧过程的数值模拟I(ms)￡——某一时间点fl(s)动量方程:[v]P(kgm3)时均化压力速度时均量海弧籔玑qg能量方程:籿·耐”,哦”∥’式中蟊”一声,面于郇——比定压热容/·7()y均量卢——粘度系数/·e物理模型及边界条件的处理由于结构的对称性,本文计算模型为实际模型的l4600mm辊宽度宕穸,接触角度。。熔池的上平面钢液入看Γ琕,一畒,一V()7500(^=oolVe疪⋯。,和牧髀龆埽牧鞫芎纳⒙。自由表面上,所有变量的梯度为零,籵。移动边界铸轧辊与熔池接触段畒一铸轧辊的线速度,传热按方式进行a界面换热系数,与铸轧辊内的冷却水的温度流速及铸轧辊套的材质有关,沿接触面变化丁。,丁。——熔池内金属温度与铸轧辊表面的温度接近铸轧辊的区域,采用壁函数对速度和湍流特性参数修正。4)0潜热的