铝熔体在铸嘴型腔中的传热及凝固现象分析

在双辊铝带坯铸轧工艺中,前箱铝熔体的温度对金属熔体在铸嘴型腔中的流动性能、铸轧速度和铝带坯质量有重要影响,而确定前箱铝熔体温度的基本依据是熔体在铸嘴型腔中的能量损失.目前,双辊铸轧铝带坯生产中前箱铝液温度主要通过经验或大量试验确定.通过分析金属熔体在铸嘴型腔中的对流换热及凝固现象,建立了非稳态和稳态传热过程中金属熔体在铸嘴型腔中的温度变化近似数学模型.这对合理确定参数(铸轧速度、铸嘴的几何尺寸和环境温度等)不同时前箱熔体温度提供了理论依据.

网格划分对铸嘴型腔流场有限元分析的影响

采用四边形自由网格和四边形映射网格2种不同网格划分方法,分别对一种小型双辊铝铸轧机上的铸嘴型腔的内部流场进行了2维有限元建模和计算分析,并对这2种不同网格划分模型的计算结果进行比较,从对称性、收敛性和计算过程误差分析3个方面,证明映射网格方法是一种具有较高精度的网格划分方法,并从理论上对2种方法存在的结果差异进行简要分析。在流体有限元分析中,采用映射网格不仅有助于减少由于网格划分带来的计算误差,还能防止运算发散,有利于获得更精确的结果。当模型比较复杂,几何形状很不规则,无法在模型中全部采用映射网格划分时,要多使用映射网格,少用自由网格,以减少由于网格划分带来的有限元分析的误差。

铝铸轧铸嘴型腔的计算机仿真设计

采用一个k-e低雷诺数紊流模型建立铸嘴型腔三维流动与传热的数学模型,通过对分流块几何尺寸、数目、形状影响铸嘴型腔熔体出口速度和温度的计算机仿真,得知分流块几何尺寸减小可以明显降低铸嘴型腔出口处熔体速度相对误差,使熔体温度沿铸嘴宽度方向分布更均匀。因此,在保证铸嘴结构刚度的前提下,应尽量延长型腔长度以及减小分流块尺寸。

铸嘴型腔形状对型腔流场影响的二维有限元分析

分析了某小型双辊铝铸轧机上的铸嘴内部型腔的形状对铸嘴型腔内流场产生的影响。使用了通用的有限元分析软件ANSYS ,对结构进行简化 ,建立二维有限元模型 ,加载计算 ,最后分析求解的结果。力图通过数值模拟 ,进行虚拟的流体流动实验 ,从而找到在相同的铸轧立板速度 (即铝熔体在铸嘴型腔的入口流量保持不变的情况 )下 ,不同形状的型腔对其内部铝熔体的流场速度的影响规律 ,为指导实际型腔的设计提供了数值模拟的有力依据。通过二维有限元数值模拟分析发现 ,在相同的流量下 :侧边形状为直边时 ,入口宽度在 14 0mm左右 ,出口速度的 y向均整性最好 ;相同入口宽度下 。

不同调节方式影响铸嘴型腔出口速度、出口温度分布的研究

本文研究了两种典型入口速度调节方式对铸嘴型腔流场和温度场的影响,通过数值方法对铸嘴型腔非定常流动和传热进行了仿真分析,结果表明:在同一变化幅值情况下,入口速度阶跃变化、斜坡函数变化后的熔体出口速度、出口温度分布基本相同.

在线布流调节影响铸嘴型腔熔体流场和温度场的研究

建立了在线布流调节时铸嘴型腔熔体非定常流动和传热数学模型,应用数值方法仿真分析了入口速度斜坡变化时铸嘴型腔流场、温度场、压力场的动态演化过程。结果表明,对型腔进行在线布流调节来改善铸嘴型腔流场、温度场是可行的。

不同铸轧条件下铸嘴型腔熔体出口速度、温度和阻力分析

通过双辊铸轧铸嘴型腔三维熔体流动与传热数学模型计算了不同铸轧条件下铸嘴型腔熔体各个分量出口速度、温度分布以及流动阻力损失.结果表明:在超薄快速铸轧时,熔体横向速度uy、高向速度uz远小于流向速度ux.同常规铸轧相比,超薄快速铸轧铸嘴型腔流动阻力系数小且沿型腔长度增长缓慢.图2,参14.

调节幅值影响铸嘴型腔出口速度、出口温度分布的研究

本文研究了不同速度调节幅值对铸嘴型腔流场和温度场的影响,通过仿真分析,结果表明:入口速度变化幅值越大,型腔出口处熔体速度、温度过渡到稳定速度、温度的时间越长.这就为找出布流调整可行域,实现铸嘴型腔流场和温度场的在线调节提供了依据.