金属包覆材料固：液铸轧复合理论与实践

第1章金属包覆材料工程应用与制备技术研究现状1
1.1应用需求概述1
1.1.1金属基复合材料及其分类1
1.1.2典型金属包覆材料及其工程应用2
1.2双金属复合管材制备技术3
1.2.1固固相复合技术4
1.2.2固液相复合技术8
1.2.3液液相复合技术9
1.2.4其他复合技术11
1.3双金属复合线棒材制备技术12
1.3.1固固相复合技术12
1.3.2固液相复合技术14
1.3.3液液相复合技术16
1.3.4制备技术对比分析17
1.4复杂截面材料铸轧技术17
1.4.1双辊铸轧技术发展概况17
1.4.2横向变截面板带铸轧技术18
1.4.3纵向变截面板带铸轧技术21
1.4.4圆形截面材料铸轧技术26
1.4.5复杂截面材料铸轧技术发展趋势27
1.5金属包覆材料固液铸轧复合技术29
1.5.1技术原理与核心优势29
1.5.2各章节主要内容30
第2章双金属复合管双辊固液铸轧复合原理样机设计32
2.1固液铸轧复合原理样机设计32
2.1.1孔型铸轧辊系设计32
2.1.2环形布流器设计32
2.1.3堵流开浇工艺及装置设计33
2.1.4固液铸轧复合原理样机总装配35
2.2环形布流器稳态流场模拟优化35
2.2.1模型网格划分及前处理35
2.2.2模拟结果分析36
2.2.3水模实验验证37
2.3开浇阶段瞬态充型模拟优化39
2.3.1模型简化及假设39
2.3.2开浇阶段流动及充型特性数值模拟40
2.3.3开浇阶段铸轧区液位波动分析41
2.4双辊固液铸轧复合可行性验证43
2.4.1环形布流器布流效果验证43
2.4.2铝/铅固液铸轧复合实验44
2.4.3存在的问题及改进方案44
第3章双金属复合管双辊固液铸轧复合实验研究46
3.1实验设备及方法46
3.1.1实验材料46
3.1.2熔炼设备47
3.1.3界面分析设备及方法47
3.1.4压扁实验设备47
3.1.5复合管取样分析位置48
3.2钢/铝固液铸轧复合49
3.2.1钢/铝复合材料应用背景49
3.2.2钢/铝复合管铸轧复合及界面形貌49
3.2.3钢/铝复合管结合性能测试51
3.3铜/铝固液铸轧复合52
3.3.1铜/铝复合材料应用背景52
3.3.2铜/铝复合管铸轧复合及界面形貌52
3.3.3铜/铝复合管结合性能测试54
3.3.4铜/铝复合棒铸轧复合及界面形貌54
3.4钛/铝固液铸轧复合56
3.4.1钛/铝复合材料应用背景56
3.4.2钛/铝复合管铸轧复合56
第4章双金属复合管双辊固液铸轧复合过程模拟58
4.1铸轧区稳态热流耦合数值模拟58
4.1.1固液铸轧区几何模型58
4.1.2模型简化及边界条件59
4.1.3凝固点周向分布及分区60
4.1.4熔池高度对凝固点周向分布和流场影响61
4.1.5名义铸轧速度对凝固点周向分布和流场影响63
4.1.6覆层金属浇注温度对凝固点周向分布和流场影响64
4.1.7凝固点高度及铸轧区出口平均温度预测模型64
4.2固液铸轧复合过程热力耦合模拟67
4.2.1模型及边界条件67
4.2.2轧制力变化曲线68
4.2.3复合界面温度和应力分布68
4.2.4芯管周向接触应力分布69
第5章金属包覆材料多辊固液铸轧传热行为分析71
5.1材料性能参数71
5.1.1工业纯铜T271
5.1.2低合金高强度结构钢Q355B72
5.1.3辊套用低合金结构钢42CrMo73
5.2传热过程分析75
5.2.1热量传递基本方式75
5.2.2接触界面演变及传热机理79
5.2.3钢铜固液界面传热系数反求推测82
5.2.4多辊固液铸轧复合技术热阻网络89
5.3铸轧区几何均匀性分析92
5.3.1铸轧区几何特征92
5.3.2铸轧辊名义半径影响94
5.3.3铸轧辊孔型半径影响97
5.3.4铸轧区熔池高度影响99
5.4传热均匀性对比分析101
5.4.1热流耦合仿真模型101
5.4.2布置模式对比103
5.4.3工艺布局优化106
第6章金属包覆材料三辊固液铸轧复合原理样机设计108
6.1三辊固液铸轧复合原理样机设计108
6.1.1铸轧机主机座108
6.1.2熔炼浇注系统111
6.1.3主传动系统111
6.1.4原理样机虚拟装配111
6.2三辊固液铸轧复合原理样机结构优化112
6.2.1基体金属预热温度控制方法112
6.2.2铸轧辊冷却能力影响因素分析118
6.2.3开浇工艺方案优化123
6.3工艺参数影响规律分析124
6.3.1模型简化及边界条件124
6.3.2熔池高度影响125
6.3.3名义铸轧速度影响125
6.3.4覆层金属浇注温度影响126
6.3.5基体金属预热温度影响127
6.3.6基体金属半径影响127
6.4工艺窗口预测及平台搭建128
6.4.1工程计算模型构建128
6.4.2合理工艺窗口预测129
6.4.3实验平台安装调试130
第7章金属包覆材料三辊固液铸轧复合实验研究132
7.1铸轧复合实验方案132
7.1.1实验操作流程132
7.1.2检测控制系统133
7.1.3关键测试方案133
7.1.4典型样品缺陷及原因134
7.2侧耳产生机理分析135
7.2.1仿真模型135
7.2.2配合间隙对侧耳影响136
7.2.3凝固点高度对侧耳影响138
7.2.4实验验证及解决方案139
7.3工艺参数测试及热处理工艺制定策略140
7.3.1铸轧区温度压力测试140
7.3.2热处理工艺制定策略141
7.4热流组织多场耦合分析142
7.4.1控制方程142
7.4.2边界条件143
7