双辊薄带铸轧数值模拟研究现状及展望 - 燕山大学学报.pdf

38 卷 2 期 燕山大学学报 Vol. 38 No. 2 20 14 3 Journal of Yanshan University Mar. 2014 年 月 文章编号：1007-791X (2014) 02-0095-07 双辊薄带铸轧数值模拟研究现状及展望 1,2, * 1,2 1,2 1,2 许志强 ，孟哲儒 ，杜凤山 ，陈 龙 (1. 066004 2. 燕山大学 国家冷轧板带装备及工艺工程技术研究中心，河北 秦皇岛 ； 燕山大学 机械工程学院， 河北 秦皇岛 066004) 摘 要：由于铸轧过程复杂，工序高度凝聚且工艺参数间联系紧密，其中一些重要的现象无法通过现有实验条 件进行测量，因此数值模拟方法成为探寻铸轧规律的一种有效方式，已经在有色金属以及钢铁铸轧领域得到广 泛应用。本文对近年来采用数值模拟方法针对铸轧过程中熔池、铸辊、浇注布流系统、带坯组织及侧封板方面 的研究应用工作进行了总 ，并对电磁场、流场、温度场及应力、应变场等多物理场耦合计 的数值模拟技术 在铸轧研究中的应用进行了展望。 关键词：双辊薄带铸轧；数值模拟；熔池；铸辊；浇铸布流系统；带坯组织；侧封板 中图分类号：TF777.1 文献标志码：A DOI：10.3969/j .issn.1007-791X.2014.02.001 0 引言 铸轧将铸造与热轧两种工艺集于一体，且具有 流程少、能耗低、生产成本低的特点，近三十年来 研究人员对其进行了大量的研究，两种双辊薄带铸 1 轧工艺原理图如图 所示。鉴于工艺紧凑，生产过 程中各物理参数之间联系异常复杂，铸轧过程中大 多数问题通过理论分析仅能得出定性结果，并不能 得到精确的定量关系。通过实验虽然能够针对某一 (a) 垂 铸轧 特定方面得到较为准确的结果，但仍无法对铸轧过 程中的规律进行全面的分析，同时该实验成本较高 且具有一定的危险性，对实验设备安全措施及操作 人员的实验技能有着较高的要求。此外，针对某些 ( 现象的研究 如凝固坯壳厚度变化情况、熔池内金 ) 属溶液温度变化情况等 由于受到实验条件的限制 甚至不可能完成，这促使学者们越来越多地关注数 值解法，试图通过数值模拟来探寻铸轧过程中的规 律。随着计算机运算速度和存储容量的提高，数值 (b) 水平铸轧 1. 2. 3. 4. 5. 模拟技术经过多年的发展也取得了长足的进步，并 布流系统； 熔池； 铸轧辊； 带坯； 侧封板 在有色金属及钢铁铸轧领域内得到越来越广泛的 1 图 两种双辊薄带铸轧工艺原理图 应用。目前，数值模拟计 方法已经成为分析铸轧 Fig. 1 Schematic diagrams of vertical twin-roll casting and 过程中各变量之间复杂联系的重要手段。 horizontal twin-roll casting 2014-01-25 收稿日期：