平面流铸法制备非晶带材过程中气流边界层影响熔潭行为的数值模拟研究

基于连续性方程、动量方程、能量方程和VOF模型建立了平面流铸法制备非晶带材过程中的流动、传热和凝固模型,研究了非晶熔潭周围的气流边界层对非晶熔体流动、热量传递和凝固行为的影响。结果表明：气流边界层在熔潭形成过程中的不同时刻均会对熔潭行为产生影响。在距离辊面0.1 mm区域,气流冲击熔潭上弯月面的非晶熔体,并在下弯月面的熔潭侧部形成漩涡,影响非晶带材边部的等温线分布,降低非晶带材的边部质量。

日立金属非晶带材的发展

日立金属是世界第一大非晶带材生产商,2023年更名为博迈立铖(Proterial)。本文对其非晶带材的发展历史进行了回顾,对比了单炉间歇式和多炉连续式非晶制带工艺特点;多炉连续式非晶制带可以实现多炉连浇,带材连续卷取,可以大大提高生产效率和成材率,但对生产设备、工艺稳定性提出了更高的要求。最后介绍了该公司的非晶产品和在新用途、新标准方面的探索,包括开发的高磁感非晶产品HB1M和磁畴细化低铁损产品MaDC-A^(TM),可以有效降低铁心损耗;通过回收废旧非晶配变铁心作为非晶制带原料,可以实现原料成本降低和产品的循环利用;积极拓展其他领域应用,如非晶电机、太阳能发电用非晶电抗器铁心和Ni基非晶焊材等。

平面流铸工艺中冷却辊流场和传热三维稳态模拟

平面流铸法是一种制备非晶和纳米晶薄带的先进技术。这项技术的难点不仅在于快速冷却以抑制薄带的晶化,还在于获得高表面质量的薄带。提出了一种用三维稳态模拟模型预测工业生产中广泛应用的2种单辊冷却结构的流场和传热系数分布的新方法。利用FLUENT软件,结合能量和动量方程,计算了2种结构的流速分布。预测了2种结构的对流换热系数分布。结果表明,水槽结构的速度分布无均匀性,也无周期性;水缝结构的速度分布无均匀性,但具有周期性。2种结构的对流换热系数分布不是中心对称的,水缝结构的冷却特性更为规则。预测了水缝结构的3个对称分布的合适区域,并通过连续生产多次验证。根据热平衡原理,描述了平面流铸法工艺的传热过程。对流换热系数的均匀分布可以作为冷却辊结构设计的依据之一。

非晶薄带厚度控制研究进展

从纵向厚度和横向厚度两个角度介绍了非晶薄带厚度控制研究情况。纵向厚度方面,喷嘴间隙、冷却辊转速、辊嘴间距等工艺参数是主要影响因素,对各种厚度控制的经验公式进行了比较;实际生产中,纵向厚度控制主要是对辊嘴间距的控制。相对于纵向厚度控制,横向厚度控制更为复杂,主要分析了喷嘴横向形状、熔潭稳定性、冷却辊辊型三个主要因素对横向厚度的影响。非晶薄带厚度控制还必须结合相关制带工艺的研究,与带材厚度检测相结合,实现非晶带材厚度的自动闭环控制,才能进一步提高厚度控制水平。

Ni-Zr-Al系非晶合金活化处理的数学模型

利用平面流铸法制备了Ni2 3 .3Zr6.7Al64 Cu2 .3Ce3 .7非晶合金 ,用碱洗抽Al的方法进行活化以制备具有较大比表面积的Ni基非晶合金催化剂 .利用XRD ,BET ,TEM等手段 ,研究了在不同活化条件下合金比表面积和结构状态的变化 。

保护气氛对Fe80Si9B11非晶带材表面特征及磁性能的影响

非晶合金带材的表面特征对磁性能有着重要的影响。为研究CO保护气氛对Fe80Si9B11非晶带材表面鱼鳞纹的形成及非晶合金带材磁性能的影响规律,本文采用平面流铸法制备了Fe80Si9B11非晶合金带材,利用金相显微镜、X射线衍射仪和磁性能测试仪研究了熔潭保护气体CO流量对非晶合金带材表面特征、微观结构及磁性能的影响。研究表明,不同CO流量条件下制备的合金带材均为非晶态,且CO流量对带材厚度几乎无影响;随CO流量增大,熔潭周围气体密度和气压降低,熔潭稳定性增强,裹入熔潭的气体变少,带材贴辊面气泡尺寸变小且数量减少,带材表面的鱼鳞纹间距增大。当CO流量为0时,带材表面比较粗糙,观察不到鱼鳞纹;当CO流量为0.25和0.5 m3/h时,带材表面鱼鳞纹间距分别为1.5、2.3 mm。随CO流量增大,由于气泡对畴壁的钉扎和鱼鳞纹细化磁畴的协同作用,使带材矫顽力和铁损降低,振幅磁导率增大;磁损耗分离结果表明,随CO流量增大,磁滞损耗降低,涡流损耗增大,且铁损降低主要由磁滞损耗降低引起的。