热型连铸工艺参数的数值分析

根据热型连铸技术原理,建立了热型连铸凝固过程一维稳态温度场的物理、数学模型.通过数值计算,得出了铸型出口温度、冷却距离、拉铸速度和水的冷却强度等工艺参数对固液界面位置的影响.结果表明,该模型较为准确地反映了热型连铸的传热特点,铸型出口温度、冷却距离、拉铸速度和水的冷却强度对固液界面位置有明显影响.     

热型连铸过程的一维稳态传热模型

根据热型连铸技术原理，建立了热型连铸凝固过程一维稳态温度场的物理、数学模型。通过数值计算，得出了铸型出口温度、冷却距离、拉铸速度和喷水冷却强度等工艺参数对铸坯固液界面位置的影响。计算结果与试验结果吻合。     

热型连铸过程的一维稳态传热模型

根据热型连铸技术原理,建立了热型连铸凝固过程一维稳态温度场的物理、数学模型.通过数值计算,得出了铸型出口温度、冷却距离、拉铸速度和喷水冷却强度等工艺参数对铸坯固液界面位置的影响.计算结果与文献上报道的实验结果吻合较好.     

热型连铸过程的一维稳态传热模型

根据热型连铸技术原理,建立了热型连铸凝固过程一维稳态温度场的物理、数学模型.通过数值计算,得出了(理论分析了)铸型出口温度、冷却距离、拉铸速度和喷水冷却强度等工艺参数对铸坯固液界面位置的影响规律.计算结果与文献报道的实验结果吻合较好.     

基于一维稳态传热的纯金属热型连铸模型化分析——模型描述与参数定义

热型连铸是一种将定向凝固和连续铸造技术结合起来的近净成形(near-net-shape)新技术,在新材料开发与加工中获得了日益广泛的应用.根据热型连铸的基本原理和工艺特点,基于一维稳态传热分析,对纯金属热型连铸过程进行了模型化处理.定义了当量热导率和当量换热系数等模型化的工艺参数,获得了以固液界面为位置坐标原点的铸坯轴向温度分布解析解,可以对铸型温度、拉铸速度、温度梯度、固液界面位置、当量热导.率和当量换热系数之间的关系进行求解.给出了模型的物理数学描述和解析解;以纯锌为例阐述了根据实测温度分布曲线和固液界面位置确定当量热导率和当量换热系数的方法;以纯铜为例计算了固液界面位置、铸型温度和拉铸速度之间的匹配关系,计算结果与实验数据相符.     

连铸铜单晶工艺参数的匹配及其对铸棒表面质量和组织的影响

在自制的单晶连铸设备上, 通过各工艺参数合理匹配, 成功地制备出了表面光洁、直径８ｍ ｍ 、长８ ～１０ ｍ 的铜单晶铸棒。通过理论分析和实验验证发现铜单晶连铸时固液界面位于铸型内, 并呈凸出形状。铸型温度、连铸速度和冷却距离对固液界面的位置有很大的影响, 其各工艺参数合理匹配, 可使固液界面位置位于离铸型出口端２ ～３ ｍ ｍ ; 并且当连铸速度大于４０ ｍ ｍ／ｍｉｎ 时, 固液界面的形状由凸变凹。当铸型温度逐渐降低（ 低于铜熔点温度） 时, 铸棒表面由粗糙变为拉伤, 甚至出现严重的拉裂; 而随着连铸速度的增加, 形成铸棒表面拉伤（ 低温时） 和条纹状沟槽（ 高温时） 。铸棒内的杂晶是由于铸型温度低于铜的熔点（１０８３ ℃） 和连铸速度增加所致。当连铸速度大于４０ ｍ ｍ／ｍｉｎ 时, 形成定向凝固的柱状晶铸棒     

热型连铸技术的发展与应用

热型连铸是一项近净成形(near-net-shape)技术,它是将定向凝固和连铸技术结合起来的一种新型工艺.通过对有关文献的综述介绍了热型连铸的原理和工艺特点、工艺和设备种类的发展及其应用研究现状,论述了铸型出口温度、冷却距离(冷却点到铸型出口端的距离)、拉铸速度等工艺变量对铸造型材质量的影响,指出了该技术的局限性及改进方向.     

锌铝合金热型连铸的工艺方法

就热型连铸工艺条件下对具有共晶、包晶和共析转变的5种典型锌铝合金的连续定向凝固进行了研究,找出了各种合金的最佳工艺参数配合范围.研究表明引锭操作是热型连铸工艺的关键环节,型口温度、拉铸速度、冷却条件、合金成分和液位压头对铸锭表面质量有直接影响,型口位置的固液区存在着热和力的平衡.只有通过调节工艺参数,维持固液界面的良好位置,才能拉铸出表面光滑的线材.     

热型连铸锌铝合金的缺陷形成与机理

对5种典型锌铝合金在热型连铸工艺条件下的连续定向凝固进行了研究, 探讨该工艺下锌铝合金线材表面缺陷的产生机理, 并对部分缺陷的组织结构进行了显微分析. 结果表明 只有金属液压头、型口温度、拉铸速度和冷却条件诸工艺参数在一定范围内的协调配合, 才能拉铸出表面光滑的锌铝合金线材. 不合理的工艺参数将导致热裂、表面粗糙、糊状型口和拉漏等缺陷. 固液两相区的形状和位置对上述缺陷的形成有重要影响, 当固液两相区位于型口或型内时, 凝固界面将向型内凸入, 如果剩余液体不能抵消凝固收缩, 就会出现表面粗糙; 若凝固界面深入型内较多, 则使型内凝固的铸锭摩擦力过大, 形成热裂; 固液两相区移至型外, 凝固界面将变成平面, 容易发生拉漏.     

连铸铜单晶工艺参数的匹配及其对铸棒表面质量和组织？…

在自制的单晶连铸设备上，通过各工艺参数合理匹配，成功地制备出了表面光洁、直径８ｍｍ、长８－１０ｍ的铜单晶铸棒。通过理论分析和实验验证发现铜单晶连铸时固－液界面位于铸型内，并呈凸出形状。铸型温度、连铸速度和冷却距离对固－液界面的位置有很大的影响，其各工艺参数合理匹配，可使固－液界面位置位于离型出口端２－３ｍｍ；并且当连铸速度大于４０ｍｍ／ｍｉｎ时，固－液界面的形状由凸变凹。当铸型温度逐渐降低（低于铜     

基于一维稳态传热的纯金属热型连铸模型化分析

基于已有的热型连铸一维稳态传热模型及其分析解,导出了固-液界面前沿液相的温度梯度GL和冷却速度吃随拉铸速度V变化的关系式。计算结果表明,稳态热型连铸过程中,铸坯固-液界面前沿液相温度梯度GL随着拉铸速度矿的增加而减小;固-液界面前沿液相的冷却速度RL随拉铸速度V呈非单调变化,存在一个最大值。在“铸型温度-拉铸速度”坐标系中绘制出固-液界面位置h、温度梯度GL和冷却速度RL的等值线图,全面反映了稳态热型连铸过程中工艺参数的变化规律。计算所得的工艺相图与文献中由实验结果总结出的工艺相图相符。     

基于一维稳态传热的纯金属热型连铸模型化分析第二部分——模型特性与参数回归

通过计算分析阐述了已有的纯金属热型连铸一维稳态传热模型的特性;在当量热导率、当量换热系数和固液界面位置一定的情况下,铸型温度与拉铸速度之间保持近似直线的关系.给出了由实验数据线性回归和解析解迭代计算来确定铸型与金属间当量热导率和铸坯冷却当量换热系数的方法;用所得这两个参数值计算的铸型温度、拉铸速度和固液界面位置之间的匹配关系与实验结果完全相符.所述一维稳态传热模型及其解析解用于铸坯直径不大于4 mm的纯金属热型连铸过程的定量计算与分析,具有较高的准确性.     

热型连铸设备与工艺的研究现状

首先回顾热型连铸法的发展历程以及连铸装置的3种不同拉铸方式,介绍了设备系统的组成及其作用。着重从稳定的定向凝固组织形成条件及温度场、铸型温度、拉铸速度、冷却条件和液面高度等工艺参数方面进行阐述并结合实例分析该工艺参数对铸锭质量的影响。最后为以后热型设备的进一步改进做出假设与设想。     

纯铜热型连铸的工艺问题与缺陷

在自行设计、制造的垂直下拉式热型连铸设备上进行了纯铜的热型连铸试验。结果表明,在纯铜热型连铸过程中,由于铜液氧化或吸气,可能形成缩松和气孔等缺陷;脱氧剂加入不当会出现铸型粘坯现象;工艺参数匹配不当会产生拉漏、冻结等事故。采用钠钙玻璃作覆盖剂时,玻璃融体、铜液与坩埚内表面的润湿性对覆盖效果有显著影响,采用适量的Cr作脱氧剂,能获得完整的覆盖膜。当冷却距离为180mm、铸型出口温度为1092～1132℃、拉铸速度为0.017～0.470mm/s时,加入0.6%的Cr作脱氧剂,玻璃为覆盖剂,铸型出口用N2气或水煤气保护,能够拉铸出质地优良的单晶铜棒材。     

连续定向凝固技术研究

在自行设计的竖直热型连铸机上,进行了连续定向凝固实验和温度测定,对其中传热和凝固过程进行了数值模拟,考察了主要工艺参数对锡铸锭表面质量和内部组织的影响,以及固液界面形状的变化规律。结果表明:型温、拉速、冷却水量等工艺参数主要是通过影响固液界面的位置、形状来影响铸锭表面和内部质量的,在本实验条件下,型温在244~248℃、拉速在1.25~2.20×10-4m/s、冷却水量在252~377L/m2.s之间时,才能获得表面光亮,内部为完整定向凝固组织的铸坯;当铸型温度高于242℃,拉速在1.25×10-4~3.4×10-4m/s之间时,形成较平的固液界面,得到定向凝固的铸锭组织;获得了固液界面形状与主要工艺参数间的关系式。     

热型连铸工艺参数对液固界面形状位置特性影响的仿真

根据热型连铸过程的原理与传热特点，建立了热型连铸过程的物理、数学模型，通过数值计算仿真研究，考察了冷却距离、牵引速度以及铸型内壁温度，对热型连铸过程中液固界面位置，及其界面形状因子的影响。获得了各工艺参数的最佳分布范围，以及在最佳参数组合状态下的液固界面的特性数据，明确了各工艺参数对液固界面特性的影响强弱程度，并通过实际生产实践进行了验证。     

热型连铸固液界面位置和形状的控制分析

在对横引式金属圆杆、圆管热型连铸试验基础上,分析了固液界面位置和形状的影响因素,提出通过提高铸型的温度梯度来加强对固液界面位置和形状的控制,以扩大热型连铸工艺参数配合的范围。     

铸型温度梯度对热型连铸固液界面位置的影响

用两种结构铸型进行了热型连铸铜杆对比试验研究，结果表明，提高铸型温度梯度有利于稳定固液界面的位置，从而扩大热型连铸工艺参数配合的范围。     

白铜管热型连铸的温度场

采用在铸型上定点检测温度,再用ANSYS分析软件计算温度场的方法,研究了铸型温度、冷却距离、连铸速度等工艺参数对白铜管热型连铸温度场的影响.根据温度分布曲线,求出了凝固前沿固液两相区的长度和位置,分析了工艺参数对两相区长度和位置的影响,以及由此对连铸过程和铸件质量的影响.在正确选择工艺参数从而确定两相区位置后,顺利连铸出直径10 mm、壁厚2 mm、表面光滑平直的白铜管.     

小直径长单晶铜线材的制备

在对单晶连铸技术长期研究的基础上，分析了制备小直径长单晶铜线材的几个关键技术问题，对传统的单晶连铸设备进行了改进。采用区域熔炼与热型连铸相结合的方法，为生产无限长、小直径单晶铜线材提供了可靠、稳定的设备与工艺．利用自制的铜线材单晶化设备，对生产长单晶铜线材的工艺进行了研究。结果表明：形成向液态金属中凸出的液固界面是制备单晶线材的基础，液固界面所处的位置是保证单晶线材质量稳定的关键。在加热铸型内部距型口5mm左右的位置保持液固界面呈向液态金属中凸出的形状．可以保证获得质量稳定的单晶铜线材。