1、雙輥鑄軋工藝是將快速凝固和變形結(jié)合在一起的技術(shù)。近年來，由于提高鑄軋速度和減薄鑄坯厚度具有降低能耗、提高效率和獲得良好的帶坯力學(xué)性能等優(yōu)點(diǎn)而引起了眾多研究者的關(guān)注。然而由于鑄軋速度的提高和帶坯厚度的減薄，鑄軋區(qū)內(nèi)金屬的流變行為被強(qiáng)化，尤其是對(duì)于厚度為2mm量級(jí)的帶坯，高溫固—固流變更為突出，在液—固臨界點(diǎn)迅速進(jìn)入強(qiáng)力軋制，對(duì)于這種狀態(tài)的鑄軋區(qū)金屬流變本構(gòu)關(guān)系的研究幾乎還是空白，其間帶坯的熱力學(xué)行為亦難以用傳統(tǒng)的規(guī)律來分析。為了能準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)

2、快速鑄軋中的一些新現(xiàn)象和建立鋁帶坯生產(chǎn)過程中最優(yōu)工藝系統(tǒng)，對(duì)極為強(qiáng)化的鑄軋過程流變行為基本規(guī)律的研究已是十分迫切的需要。 本文結(jié)合國家計(jì)委產(chǎn)業(yè)化前期關(guān)鍵技術(shù)與成套裝備研制開發(fā)項(xiàng)目《鋁及鋁合金鑄軋新技術(shù)與設(shè)備研制開發(fā)》及國家重大基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃(“973”項(xiàng)目)《提高鋁材質(zhì)量的基礎(chǔ)研究》的子項(xiàng)“瞬態(tài)凝固連續(xù)大變形能量轉(zhuǎn)換與組織形成多重耦合機(jī)理”，對(duì)連續(xù)鑄軋過程材料在瞬態(tài)凝固、連續(xù)軋制成形過程中的流變行為進(jìn)行研究，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行熱

3、力耦合連續(xù)鑄軋過程仿真分析。主要包括以下內(nèi)容： (1)研制了一套與Gleeble-1500熱/力模擬機(jī)配套的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行常規(guī)與快速鑄軋過程的物理模擬實(shí)驗(yàn)研究，分別在10-2-10秒的范圍內(nèi)完成了金屬從凝固到流變成形的全過程。同時(shí)，對(duì)鋁合金在液固相變與熱形變過程中的流變行為及其影響因素進(jìn)行了系列的實(shí)驗(yàn)研究，獲得了鋁合金在這一特定過程中組織結(jié)構(gòu)的變化情況。 (2)根據(jù)鋁合金連續(xù)鑄軋過程的變形特點(diǎn)，對(duì)比分析各種已有的鋁合金半固

4、態(tài)、固態(tài)高溫本構(gòu)模型，基于熱力學(xué)理論，研究了鋁合金鑄軋過程中流變應(yīng)力與變形溫度、應(yīng)變速率和應(yīng)變等的相互關(guān)系，建立了相應(yīng)的流變本構(gòu)模型；運(yùn)用多元線性回歸分析方法確定了依賴于溫度、應(yīng)變速率等的本構(gòu)模型參數(shù)，建立了適用于連續(xù)鑄軋這一特定工況條件下的鋁合金流變本構(gòu)方程，并將其應(yīng)用于鑄軋過程的仿真分析之中，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較，證明了所建立的本構(gòu)模型表達(dá)了其真實(shí)的流變規(guī)律。 (3)基于傳熱學(xué)和有限元基本理論，建立了凝固過程鑄坯與軋輥熱傳導(dǎo)

5、耦合分析的有限元數(shù)學(xué)模型，在此基礎(chǔ)上提出了一種對(duì)鑄軋凝固過程進(jìn)行溫度場有限元數(shù)值模擬的方法。應(yīng)用ANSYS軟件建立起鑄軋過程溫度場分析的軟件系統(tǒng)，根據(jù)不同的生產(chǎn)條件要求，改變不同的參數(shù)值，并重新執(zhí)行命令流，便可以得到不同生產(chǎn)條件(澆注溫度、鑄軋速度等)下的溫度場數(shù)值模擬結(jié)果，從而為工藝參數(shù)設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。同時(shí)，該模擬結(jié)果為熱力耦合連續(xù)鑄軋過程的數(shù)值模擬提供了溫度場數(shù)據(jù)信息。 (4)綜合考慮連續(xù)鑄軋變形過程中的金屬流動(dòng)、熱交換以

6、及變形能轉(zhuǎn)換為熱能等熱力因素和輥/板界面接觸熱導(dǎo)的影響，根據(jù)剛粘塑性有限元基本理論，結(jié)合溫度場數(shù)學(xué)模型，建立了熱力耦合連續(xù)鑄軋過程有限元分析模型；在ANSYS有限元分析平臺(tái)上，通過二次開發(fā)，建立了以計(jì)入熱力耦合為特點(diǎn)的鋁帶坯連續(xù)鑄軋過程仿真軟件系統(tǒng)，對(duì)載有多場耦合的連續(xù)鑄軋全過程進(jìn)行了仿真分析，解決了對(duì)具有熱質(zhì)量交換和凝固相變現(xiàn)象的連續(xù)鑄軋過程進(jìn)行直接熱力耦合分析的難題，得到了鋁帶坯連續(xù)鑄軋過程的溫度場及應(yīng)力—應(yīng)變場的分布規(guī)律；進(jìn)行了澆

7、注溫度、鑄軋速度、鑄軋區(qū)長度等對(duì)凝固和變形行為影響規(guī)律的研究。模擬結(jié)果表明熱力耦合理論分析、基本方程以及程序系統(tǒng)基本反映鑄軋過程的真實(shí)規(guī)律，具有工程應(yīng)用的價(jià)值。 (5)針對(duì)連續(xù)鑄軋過程中的澆注溫度、帶坯出口溫度、鑄軋速度、軋制力等工藝參數(shù)，在成都鋁箔廠的φ1003×1850mm連續(xù)鑄軋機(jī)和華北鋁廠的φ1030×1600mm超薄快速鑄軋機(jī)上進(jìn)行了一系列的實(shí)驗(yàn)測試與分析，得到了主要工藝參數(shù)的實(shí)測結(jié)果，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與模擬結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分