铝合金双带式连铸技术设备设计及凝固过程数值模拟

双带式连铸技术由于具备高效、节能、环保等优势,引起了国内外众多研究机构及企业的关注,并在欧美日等发达国家和地区得到了大量应用。但该技术在中国的应用仅处于起步阶段。因此开发铝合金双带式连铸技术,对中国铝工业发展意义重大。本文以铝合金铸造、薄板铸轧理论、连铸连轧理论以及哈兹列特连铸机为基础进行了铝合金双带连铸技术设备设计,并对其连铸过程的流场和温度场进行了数值模拟研究。本文首先研究分析了多种类型的双带式连铸机形式。确定了连铸机基本结构以及传动方式。采用铝合金板带铸轧理论对铸造温度、拉坯速度、冷凝区、结晶区、连铸区总长度等所需要的工艺参数进行计算。并选择了合理的冷却速度、液面高度。得到设备主要工艺参数如下：带坯厚度：20mm(可调节)；带坯宽度：500mm(可调节)；铸造区域总长度：300mm-500mm;铸造速度：6m·min-1-12 m·min-1;冷却速度：60℃·s-1。应用连铸机设备参数计算方法,对双带式连铸机的辊列直径、坯壳厚度、拉力进行计算,确定电机以及减速机型号。对各式双带连铸机进行分析。综合考虑支撑、冷却、密封、气隙等条件,确定了各部分的结构和参数。通过上述计算和选择,用SolidWorks等三维设计软件自行设计了具有独立知识产权的双带式铝合金连铸机。对机架悬臂支撑处危险断面进行强度和刚度校核,提高了设备安全性能,使之满足生产工艺需求。应用ANSYS软件建立了双带式连铸过程的有限元模型,研究了不同的铸造温度、不同铸造速度以及不同的对流换热系数条件下连铸区内流场和温度场的分布,得到了上述工艺条件对温度场分布的作用规律,为下一步现场实验提供了理论依据和实践指导。