热边界条件对双辊薄带凝固过程的影响

发布时间：2021-04-05 11:01

　　双辊薄带连铸的宏观温度场和凝固微观组织会受到铸辊和涂层的换热影响。建立了双辊薄带凝固坯壳-涂层-铸辊的物理模型,探究凝固坯壳与涂层间的换热系数（h₁）和涂层与铸辊间的换热系数（h₂）对薄带凝固过程在宏观温度场与微观组织上的影响。研究结果表明:双辊薄带的钢液凝固符合平方根定律;h₁的增大可以有效改善涂层表面裂纹的产生,加快钢液凝固,让铸坯微观组织的平均晶粒面积增大;h₂的增大可以改善涂层剥离情况,但会增加涂层表面开裂的可能,同时能使铸坯微观组织的平均晶粒面积增大。 

【文章来源】：炼钢. 2020,36(05)北大核心

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

凝固坯壳-涂层-铸辊物理模型图

本文计算钢种为低碳钢,其液相线为1 533 ℃,固相线为1 509 ℃,钢种的密度、固相率、热焓等热物性参数随温度的变化而不同,其主要的热物性参数如图2所示。铸辊的材料选为铬锆铜[14],其热导率可以达到337 W/(m·K),涂层材料为Ni镀层[15],其具有较好的力学性能,被广泛用于各类铸辊和结晶器表面。3.2 边界条件

图3为计算达到动态平衡后,模型各边界条件示意图,计算过程涉及多个界面间的换热。在凝固坯壳段,序号①的边界条件为凝固坯壳与涂层间的换热系数(h1);在空冷段,序号①的边界条件则为涂层与空气间的换热系数(h4)。此外,还有涂层与铸辊间的换热系数(h2),铸辊与冷却水道间的换热系数(h3),而模型的四周边界面则为对称边界,各换热系数在计算中取值如表 1所示。表1 各换热系数的取值Table 1 The values of the heat transfer coefficients 换热系数 变量数 数值/(W·m-2·K-1) h1[16] 6 4.0×103、3.9×104、4.0×104、4.1×104、4.0×105、4.0×106 h2[17] 5 8.0×103、8.0×104、8.0×105、8.0×106、机械焊合界面 h3 1 2.5×105 h4 1 20

【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
[1]双辊铸轧薄带钢液位控制、铸轧力模型及工艺优化的研究[D]. 曹光明.东北大学 2008

硕士论文
[1]用于结晶器内镀层的高钴低镍钴镍合金电铸工艺的研究[D]. 王蓓蓓.哈尔滨工业大学 2012



本文编号：3119510