保溫鋁卷廠家談連續(xù)鑄軋過程數(shù)值模擬存在的主要問題

時(shí)間：2020-03-12作者：上海洛和金屬材料有限公司瀏覽：306

保溫鋁卷廠家談連續(xù)鑄軋過程數(shù)值模擬存在的主要問題

盡管鋁板廠家對雙輥連續(xù)鑄軋過程中金屬流動、傳熱和變形行為的數(shù)值模擬進(jìn)行了研究，但是在基本物理模型上仍存在對一些重要科學(xué)問題缺乏有依據(jù)的定性、定量認(rèn)識，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:

1)、鑄坯與軋輥接觸界面的熱導(dǎo)問題。在以往模擬中，鑄坯與軋輥之間的傳熱考慮為第三類熱邊界條件。兩者之間的傳熱只是簡單用一平均的熱傳導(dǎo)系數(shù)來代替，未能考慮熱傳導(dǎo)系數(shù)沿接觸面的變化。雙輥連續(xù)鑄軋過程中，在熔體凝固階段，軋輥的作用相當(dāng)于連鑄過程中的結(jié)晶器。鑄軋區(qū)內(nèi)金屬在凝固過程中釋放的熱量絕大部分經(jīng)由軋輥傳至冷卻水排出。因此，輥套與帶坯之間的接觸界面換熱系數(shù)(即界面熱導(dǎo))是影響鑄軋過程能否順利實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵。由于鑄坯與軋輥之間沿接觸面的界面條件是變化的，必然造成鑄軋輥與鑄坯之間熱導(dǎo)沿接觸面的變化.單純用一個(gè)平均熱傳導(dǎo)系數(shù)來代替二者之間的接觸熱導(dǎo)與真實(shí)情況有較大差距，不利于研究鑄軋過程材料微結(jié)構(gòu)的演變。

2)、物性參數(shù)的選擇問題。在大部分的數(shù)值模擬中，材料物性參數(shù)的選擇不依賴于溫度的變化。由于在鑄軋區(qū)內(nèi)溫度分布變化很大，在軋制方面的平均溫度梯度達(dá)200℃/cm以上，因而物性參數(shù)的變化也很大，若在模擬的過程中采用常物性參數(shù)，即材料物性參數(shù)不隨溫度變化而變化，則會使模擬結(jié)果存在誤差，甚至不能反映鑄軋過程中的實(shí)際問題，因此，在模擬過程中必須考慮物性參數(shù)隨溫度的變化。

3)、材料變形本構(gòu)方程的處理。連續(xù)鑄軋過程中材料在經(jīng)由液態(tài)一固液共存態(tài)一固態(tài)的凝固相變過程的同時(shí)，還受到軋輥對其施加的軋制力的作用，材料的力學(xué)性能不僅與溫度相關(guān)，同時(shí)還對變形速度變化十分敏感。到目前為止，還沒有建立一個(gè)有效的本構(gòu)方程來對連續(xù)鑄軋過程的變形行為加以描述。另外，對于材料在鑄軋過程中的高溫、高壓、大變形條件下能夠應(yīng)用的材料的力學(xué)數(shù)據(jù)也很少.大多數(shù)學(xué)者在對連續(xù)鑄軋過程的流變行為進(jìn)行研究時(shí)往往借鑒連鑄坯或熱軋研究的有關(guān)理論，由于雙輥鑄軋過程將“鑄造”與“軋制”融為非獨(dú)立的連續(xù)過程，過程中材料所表現(xiàn)出的力學(xué)行為也必然與連鑄或熱軋中材料的力學(xué)行為存在差異。處于不同狀態(tài)材料的變形本構(gòu)方程的準(zhǔn)確描述是精確模擬連續(xù)鑄軋過程材料流變行為的關(guān)鍵，是模擬計(jì)算的基礎(chǔ)，也是需要深入研究和解決的問題。

4)、連續(xù)鑄軋過程中的熱一力禍合問題。連續(xù)鑄軋過程中的溫度和變形兩種不同場變量之間存在很強(qiáng)的相互作用。由于鑄軋過程的復(fù)雜性以及現(xiàn)有的有限元分析軟件的局限性，以往大量的學(xué)者在進(jìn)行鋁帶坯連續(xù)鑄軋過程的理論研究工作時(shí)往往簡化計(jì)算，對連續(xù)鑄軋過程中的溫度場和變形場分別進(jìn)行研究，忽略了過程中的禍合，或間接考慮它們之間的相互作用。材料在高溫下的變形對溫度的變化十分敏感，準(zhǔn)確分析連續(xù)鑄軋過程中的流變行為不應(yīng)把溫度場的求解和變形場的分析分開來。因?yàn)槌藴囟茸兓瘜Σ牧献冃魏托再|(zhì)產(chǎn)生影響外，材料變形也會釋放熱量，影響溫度的變化。


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