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【摘要】隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和進(jìn)步，對(duì)于鋁材鑄軋技術(shù)的研究越來(lái)越深入。本文主要就鋁材鑄軋過(guò)程中成型界面?zhèn)鳠嵝袨榈臄?shù)學(xué)模型進(jìn)行了分析和研究，掌握了材料鑄軋成型技術(shù)這種新型技術(shù)的基本模式。在此基礎(chǔ)之上提出了一些看法，希望可以對(duì)于研究此項(xiàng)目的人提供參考。

【關(guān)鍵詞】鋁材 鑄軋 界面 傳熱行為

【中圖分類(lèi)號(hào)】TG33；TG21 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2018）38-0248-01

引言

材料鑄軋成型技術(shù)算是目前的一種新型技術(shù)，它實(shí)現(xiàn)材料的加工成型需要利用材料在變態(tài)過(guò)程中所形成的變形抗力，也可以被稱(chēng)之為高效短流程技術(shù)。鋁材鑄軋過(guò)程中，鋁液的高溫性使其在鑄軋過(guò)程中的成型界面上出現(xiàn)高梯度溫度特點(diǎn)。研究鋁材鑄軋過(guò)程中成型界面?zhèn)鳠嵝袨榈臄?shù)學(xué)模型的時(shí)候要注意結(jié)合相應(yīng)的工況，才可以確保研究結(jié)果客觀實(shí)際。

一、鋁材鑄軋過(guò)程中的相關(guān)信息

1.鋁材鑄軋過(guò)程的傳熱特點(diǎn)

針對(duì)鋁材進(jìn)行鑄軋的時(shí)候要選擇合適的器材，確保最終目的達(dá)到。鋁材鑄軋一般需要利用鑄咀，鑄軋輥。即需要將鋁液通過(guò)鑄咀，并且使其進(jìn)入到由兩個(gè)能夠旋轉(zhuǎn)的鑄軋輥形成的楔形區(qū)里面。鑄軋區(qū)的長(zhǎng)度大約維持在七十毫米左右，這樣最后形成的帶坯會(huì)呈現(xiàn)出不同的厚度。鑄軋的時(shí)候，因?yàn)殇X材在凝固以及冷卻的過(guò)程一般都會(huì)放熱，熱量的傳遞最終會(huì)到輥套上面，輥套的內(nèi)部循序系統(tǒng)則起到的作用是帶走輥套的熱量并冷卻輥套，這樣才會(huì)將鑄軋的過(guò)程始終保持在連續(xù)的狀態(tài)下。

2.鋁材鑄軋過(guò)程的成型界面?zhèn)鳠釞C(jī)理

鋁材鑄軋過(guò)程的成型界面?zhèn)鳠釞C(jī)理強(qiáng)調(diào)的是界面熱的交換過(guò)程。這一過(guò)程當(dāng)中金屬熔融與冷輥套之間一旦接觸了，那么輥套的溫度就會(huì)發(fā)生變化，即呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，這個(gè)時(shí)候鋁材熔融的溫度就會(huì)下降，進(jìn)而達(dá)到冷卻并凝固的狀態(tài)。鋁材鑄軋的區(qū)域之外，鑄軋區(qū)的輥套外表面也會(huì)與溫度很高的金屬熔融發(fā)生接觸繼而發(fā)生變化，即會(huì)溫度增高。這樣一來(lái)輥套的其他的位置則會(huì)在空氣中呈現(xiàn)冷卻的狀態(tài)。目前各國(guó)都開(kāi)始研究鋁帶超薄快速鑄軋技術(shù)，這種鑄軋技術(shù)致力于將帶坯厚度變得再薄幾毫米，其鑄軋速度會(huì)提高幾分鐘，還有鑄軋鋁合金的范圍也會(huì)被擴(kuò)大，熔體凝固速度則可以同時(shí)提高十倍甚至以上。

二、鋁材鑄軋成型界面的傳熱行為以及數(shù)學(xué)模式研究

1.基于鋁材鑄軋工況的成型界面?zhèn)鳠嵝袨?/p>

基于鋁材鑄軋過(guò)程中成型界面?zhèn)鳠嵝袨榈臄?shù)學(xué)模型進(jìn)行研究的時(shí)候要重視鋁材鑄軋的參數(shù)，體現(xiàn)其工藝性為最佳，可以按照行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行確定和操作。這樣最后產(chǎn)生的帶坯厚度才會(huì)保持在最佳數(shù)值之內(nèi)。研究鋁材鑄軋過(guò)程中成型界面?zhèn)鳠嵝袨榈臄?shù)學(xué)模型的時(shí)候要從成型界面的溫度變化規(guī)律入手，要詳細(xì)記錄輥套、鋁帶帶坯表面溫度、接觸界面溫度這三者之間的差值。成型界面可以確定為七十毫米，上面的鋁帶坯以及輥套的溫度通常都是在四點(diǎn)二秒的時(shí)間之內(nèi)就發(fā)生了很大的變化，這些數(shù)據(jù)都會(huì)影響到數(shù)學(xué)模型研究，需要做好詳細(xì)記錄。當(dāng)鑄軋過(guò)程持續(xù)的時(shí)候，輥面溫度還會(huì)繼續(xù)升高，而鋁帶坯溫度則會(huì)出現(xiàn)下降的趨勢(shì)。最終鑄軋結(jié)束之后，溫度差可以達(dá)到五十?dāng)z氏度左右。此外針對(duì)常規(guī)成型界面的輥套位置、鋁帶坯表面溫度梯度變化都需要做好詳細(xì)記錄。

2.選擇具體輥套形成的成型界面?zhèn)鳠嵝袨?/p>

一般情況下，以鑄軋區(qū)的入口位置為參照對(duì)象的話，那么熱流密度數(shù)值其實(shí)仍然是保持一致的。但是一旦鋁材鑄軋進(jìn)行到了快速鑄軋階段中的時(shí)候，鑄軋區(qū)里面的熱流密度就會(huì)出現(xiàn)明顯的減緩現(xiàn)象，這種情況下，成型界面上的熱流密度便會(huì)出現(xiàn)上升的趨勢(shì)。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)在鑄軋區(qū)的出口位置形成的熱流密度則會(huì)出現(xiàn)達(dá)到常規(guī)成型條件熱流密度數(shù)值的兩倍甚至以上。

3.鋁材鑄軋過(guò)程中成型界面?zhèn)鳠嵝袨榈幕痉匠?/p>

鋁材鑄軋的熱交換過(guò)程中需要確定具體的對(duì)稱(chēng)面，一般是帶坯的中心平面。為了獲得基本方程，需要做的工作是確定科學(xué)的坐標(biāo)系，目的是將復(fù)雜的問(wèn)題簡(jiǎn)單化。研究對(duì)象已經(jīng)確定了，則只需要根據(jù)確定的研究對(duì)象完成鑄軋輥套所占據(jù)的空間，需要利用的是極坐標(biāo)系。通過(guò)極坐標(biāo)系得出的具體數(shù)據(jù)則可以形成基本方程。值得注意的是，最終形成的導(dǎo)熱偏微分方程所反映的是鑄軋過(guò)程中具體傳熱特點(diǎn)。根據(jù)這一個(gè)基本方程可以知道鋁材鑄軋過(guò)程中成型界面的傳熱行為中不僅包括了微觀粒子熱運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)熱還包括了能量傳遞。

結(jié)束語(yǔ)

成型界面的傳熱屬于鋁材鑄軋成型過(guò)程中的一個(gè)首要環(huán)節(jié)，它的主要特點(diǎn)是溫度呈現(xiàn)梯度狀態(tài)而且冷卻的速度極快。而鋁材鑄軋過(guò)程中成型界面?zhèn)鳠嵝袨榈臄?shù)學(xué)模型就是建立在這些特點(diǎn)的基礎(chǔ)之上的。實(shí)踐中研究鋁材鑄軋的時(shí)候要測(cè)試不同鑄軋速度之下，成型界面的傳熱情況，綜合各個(gè)方面的信息才可以形成準(zhǔn)確的研究結(jié)果。

參考文獻(xiàn)：

[1]王曉英，王楠. 鋁材鑄軋過(guò)程中成型界面?zhèn)鳠嵝袨榈臄?shù)學(xué)模型研究[J].赤峰學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2017（1）：87-89