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.     

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.     

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。