Please wait a minute...
金属学报  2011, Vol. 47 Issue (12): 1495-1502    DOI: 10.3724/SP.J.1037.2011.00149
  论文 本期目录 | 过刊浏览 |
高速钢复合轧辊连铸复合过程温度场的数值模拟 I. 石墨铸型法
冯明杰,王恩刚,赫冀成
东北大学材料电磁过程研究教育部重点实验室, 沈阳 110819
NUMERICAL SIMULATION ON TEMPERATURE FIELD IN HIGH SPEED STEEL COMPOSITE ROLL DURING CONTINUOUS POURING PROCESS FOR CLADING I. Graphite Mould Method
FENG Mingjie, WANG Engang, HE Jicheng
Key Laboratory of National Education Ministry for Electromagnetic Processing of Materials, Northeastern University, Shenyang 110819
引用本文:

冯明杰 王恩刚 赫冀成. 高速钢复合轧辊连铸复合过程温度场的数值模拟 I. 石墨铸型法[J]. 金属学报, 2011, 47(12): 1495-1502.
, , . NUMERICAL SIMULATION ON TEMPERATURE FIELD IN HIGH SPEED STEEL COMPOSITE ROLL DURING CONTINUOUS POURING PROCESS FOR CLADING I. Graphite Mould Method[J]. Acta Metall Sin, 2011, 47(12): 1495-1502.

全文: PDF(776 KB)  
摘要: 以Ansys 10.0和Fluent 6.3为计算平台, 利用2者之间的接口和Fluent 6.3软件提供的用户自定义函数功能, 研究了辊芯初预热温度、拉坯速度、预热和补热功率等因素对石墨铸型连续铸造复合成型法制备高速钢复合轧辊坯内非稳态温度场的影响,并对各工艺参数之间的匹配关系进行了探讨. 结果表明, 当辊芯表面的终预热温度一定时,所需的感应预热功率随拉坯速度的增加而增大, 随初预热温度的升高而减小;辊芯移出线圈时, 高温区仅限于表层附近, 芯内大部分区域几乎不受感应预热的影响.进入预热坩埚后, 随着辊芯的下移, 辊芯表面能达到的最高温度及在固相线温度以上持续的时间随补热功率的增大和拉坯速度的减小而相应升高或增长; 拉坯速度和补热功率之间存在严格的匹配关系, 当2者匹配得当时, 辊芯和外层高速钢之间可形成牢固的冶金结合.
关键词 高速钢复合轧辊 温度场 连铸复合 冶金结合    
Abstract:The effects of original preheating temperature of core, casting speed, preheating power and supplement heat power on unsteady state temperature field in high speed steel composite roll billet and the parameters match relationship during graphite mould continuous pouring process for cladding have been numerically simulated by use of interface and user–defined functions based on Ansys 10.0 and Fluent 6.3 software. The results indicate that the required induced preheating power increases with increasing casting speed and decreasing original preheating temperature of core when the finishing preheating temperature of core–surface is constant. The higher temperature zone only lies in the surface layer of core and the temperature in mostly zone of core is not affected by inducing coil when the core moves off the preheating coil. The highest temperature of core–surface and duration above its solidus increase with increasing supplement heating power and decreasing casting speed. When the casting speed matched with supplement heat power, the high speed steel can tightly bond with core to form the composite roll.
Key wordshigh speed steel composite roll    temperature field    continuous pouring process for cladding    metallurgy bounding
收稿日期: 2011-03-22     
基金资助:

国家高技术研究发展计划项目2003AA331050和国家自然科学基金项目200809123资助

作者简介: 冯明杰, 男, 1971年生, 副教授, 博士
[1] Kang Y J, Oh J C, Lee H C, Xiao Q Y, Shao K Z. Metall Mater Trans, 2001; 32A: 2515

[2] Twadoh S, Mori T. ISIJ Int, 1992; 32: 1131

[3] Kudo T, Kawashima S, Kurahashi R. ISIJ Int, 1992; 32: 1190

[4] Ichino K, Kataaoka Y, Koseki T. Kawasaki Steel Technol Rep, 1997; 37(8): 13

[5] Hashimoto M, Otomo S, Yoshida K, Hokimoto K, Oda T. ISIJ Int, 1992; 32: 1202

[6] Shimizu M, Shitamura O, Matsuo S. ISIJ Int, 1992; 32: 1244

[7] Fu H G. Iron Steel, 2000; 35(5): 67

(符寒光. 钢铁, 2000; 35(5): 67)

[8] Zhou L, He J A. Foundry, 2002; 51: 666

(周利, 何奖爱. 铸造, 2002; 51: 666)

[9] Gong K L. Steel Roll, 2008; 25(2): 39

(宫开令. 轧钢, 2008; 25(2): 39)

[10] Shao K Z, Wei S Z, Long R, Liu Y M, Wang S C. Foundry, 2006; 55: 160

(邵抗振, 魏世忠, 龙锐, 刘亚民, 王守城. 铸造, 2006; 55: 160)

[11] Wu C J, Shen D Z, Yang G M, Jia T C, Huang Y X. Iron Steel, 1999; 34(4): 61

(吴春京, 沈定钊, 杨国明, 贾天聪, 黄永溪. 钢铁, 1999; 34(4): 61)

[12] Zhou L Y, Chen B Q, Du X M, Wang H. Spec Cast Nonferrous Alloys, 2009; 29: 621

(周利阳, 陈冰泉, 杜学铭, 万虹. 特种铸造及有色合金, 2009; 29: 621)

[13] Feng M J, Wang E G, Wang J G, He J C. Northeast Univ (Nat Sci), 2007; 28: 1401

(冯明杰, 王恩刚, 王俊刚, 赫冀成. 东北大学学报(自然科学版), 2007; 28: 1401)

[14] Han Z C. Electromagnetic Technique and Equipment of Metallurgy. Beijing: Metallurgical Industry Press, 2008: 19

(韩至成. 电磁冶金技术及装备. 北京: 冶金工业出版社, 2008: 19)
[1] 唐海燕, 李小松, 张硕, 张家泉. 基于恒过热控制的感应加热中间包内钢水的流动与传热[J]. 金属学报, 2020, 56(12): 1629-1642.
[2] 刘新华, 付华栋, 何兴群, 付新彤, 江燕青, 谢建新. Cu-Al复合材料连铸直接成形数值模拟研究[J]. 金属学报, 2018, 54(3): 470-484.
[3] 种晓宇, 汪广驰, 杜军, 蒋业华, 冯晶. ZTAp/HCCI复合材料凝固过程中的温度场和热应力的数值模拟[J]. 金属学报, 2018, 54(2): 314-324.
[4] 陈亚东, 郑运荣, 冯强. 基于微观组织演变的DZ125定向凝固高压涡轮叶片服役温度场的评估方法研究*[J]. 金属学报, 2016, 52(12): 1545-1556.
[5] 薛鹏, 张星星, 吴利辉, 马宗义. 搅拌摩擦焊接与加工研究进展*[J]. 金属学报, 2016, 52(10): 1222-1238.
[6] 赵博,武传松,贾传宝,袁新. 水下湿法FCAW焊缝成形的数值分析[J]. 金属学报, 2013, 49(7): 797-803.
[7] 徐庆东,林鑫,宋梦华,杨海欧,黄卫东. 激光成形修复2Cr13不锈钢热影响区的组织研究[J]. 金属学报, 2013, 49(5): 605-613.
[8] 庞瑞朋,王福明,张国庆,李长荣. 基于3D-CAFE法对430铁素体不锈钢凝固热参数的研究[J]. 金属学报, 2013, 49(10): 1234-1242.
[9] 魏洁 董俊华 柯伟. 热轧螺纹钢化学剂冷却过程温度场的数值模拟及实验研究[J]. 金属学报, 2012, 48(1): 115-121.
[10] 冯明杰 王恩刚 赫冀成. 高速钢复合轧辊连铸复合过程温度场的数值模拟 II. 铜结晶器法[J]. 金属学报, 2011, 47(12): 1503-1512.
[11] 李宝宽 代凤羽 齐凤升 杨冉. 双水口注流连铸复合钢坯结晶器流场和合金元素浓度场研究[J]. 金属学报, 2010, 46(6): 736-742.
[12] 于海岐 朱苗勇. 圆坯结晶器电磁搅拌过程三维流场与温度场数值模拟[J]. 金属学报, 2008, 44(12): 1465-1473.
[13] 张琦; 王同敏; 李廷举; 金俊泽 . 行波磁场作用下空心管坯的两相凝固数值模拟[J]. 金属学报, 2007, 43(6): 668-672 .
[14] 杨刚; 李宝宽; 于洋; 齐凤升 . 薄板坯连铸结晶器铜板的三维传热分析[J]. 金属学报, 2007, 43(3): 332-326 .
[15] 封小松; 陈彦宾; 李俐群 . 镀锌板激光钎焊温度场的数值模拟[J]. 金属学报, 2006, 42(8): 882-886 .