气膜软接触连铸技术的基础研究
该文设计出一种新型的气膜软接触连铸结晶器,它具有冷却长度短、传热量低、冷却均匀、润滑性能好等优点,对1080工业纯铝、2024铝合金、6063铝合金进行实验都取得了比较满意的结果.利用气体轴承气膜润滑理论的相关知识,并结合连铸过程中的实际情况,该文建立了气膜软接触连铸工艺条件下的雷诺润滑理论模型,研究了气膜内的压力分布特点及工艺参数对连铸稳定性的影响规律.通过实验,该文研究了气膜软接触连铸稳定进行的必要条件及工艺参数影响铸坯质量的一般性规律.理论计算结果和实验结果非常吻合,得出了一些具有指导意义的结论,这为下一步的工业化试验提供了坚实的理论和实验基础.论文的主要内容如下:通过传热收缩模型及润滑理论模型的研究,发现在稳定的气膜软接触连铸条件下,气膜内的压力随距结晶器气缝距离的增加单调下降;在非稳定条件下,气膜内的压力则会出现先降后升的"压力阻塞"现象,这不利于连铸的顺利进行.计算结果同时还表明,随拉坯速度的增加、气体流量的降低及环形气缝尺寸的减小,气膜内的压力分布朝非稳定方向发展.合理提高气体流量,有利于保证连铸的稳定性,避免产生"压力阻塞"现象.通过气缝处金属液的受力分析,该文得出了保证气膜软接触连铸工艺顺利进行的必要条件.当气体背压满足这一条件时,连铸就能稳定进行;低于气体背压条件的下限时,金属液就可能进入环形气缝内,堵塞气缝;反之,气体可能进入金属液内,形成侵入式气孔,降低铸坯质量.实验结果表明:一定工艺条件下,气体流量对铸坯表面质量的影响存在临界值,高于临界值时,铸坯表面非常光滑;低于临界值时,铸坯表面则存在冷隔、裂纹等缺陷,这主要是其对气膜连续性、周向均匀性和稳定性的影响不同而导致的.影响气膜连续性、均匀性的因素还有拉坯速度、金属液位高度、气缝尺寸等参数,事实上,拉坯速度越大,气膜的连续性、稳定性越差.连铸过程中,气体背压随气体流量的增加而增大,随拉坯速度的增大而减小,因此,合理增大气体流量,可以提高气膜的刚性及其对液态金属的约束能力.电镜检测及等离子发射光谱分析结果表明:气膜软接触连铸稳定条件下,2024铝合金的皮下反偏析层厚度可降低到100μm左右,远小于传统DC连铸工艺条件下的500μm.由宏观组织检验分析可知,工艺参数合理时,可获得晶粒度为2~3级全等轴晶的铸坯.拉伸力学性能分析则表明,气膜软接触连铸坯的力学性能优于传热条件类似传统DC连铸工艺条件下铸坯的力学性能.这表明通过气膜软接触连铸工艺可以获得高质量的铸坯.
连铸;铝合金;气膜;软接触;润滑理论
上海大学
博士
钢铁冶金
邓康;任忠鸣
2003
中文
TF777
113
2004-06-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）