·44· 北京科技大学学报 第36卷 预测值，是因为本文模型为一维模型，忽略了沿轴向 全熔化时，Al线己全部熔化为Al液，如图5(a)所 以及圆周方向的导热 示：(2)有钢壳凝结，钢壳和A山线由外及内逐层依 次熔化，如图5(b)所示：(3)由于外部对流换热过 4A1线熔化路线 大，可视为无钢壳凝结，A!线直接与钢液接触并受 低温A!线喂入高温钢液后，在其外表迅速结上 热熔化 一层钢壳，A1线受热膨胀，钢壳凝固收缩，导致二者 第一种熔化路线多见于较低喂线速度或较低过 界面无法完全接触，产生界面热阻：随着凝固的进 热度时，由于外部对流传入的热量较少，在A1线外 行，凝固前沿不断向前推进，当内部导热与外部对流 层形成一层较厚的钢壳，钢壳熔化耗时较长，在钢壳 换热平衡时，钢壳厚度达到最大值：之后钢壳开始熔 尚未熔化完全时，AI线外表面已升温至其熔点，界 化直至完全熔化，A!线释放出来，溶入钢液中，此时 面热阻消失，内部导热得到大幅度加强，外部钢壳开 铝线浸入深度即喂入深度，外壳完全熔化所需的时 始第二次生长.当喂线速度极低或过热度极低时， 间即铝线开始熔化时间. 钢壳生长会持续较长时间，在钢壳生长阶段，A线 Al线熔化有三种路线：(1)有钢壳凝结，Al线 外表面温度即可达到其熔点，开始第二次生长，如 在外部钢壳尚未熔化完全时即开始熔化，待钢壳完 图5(c)所示. 8.5 6.60- (a) (b) 6.58 8.0 6.56 7.5 654 7.0 6.52 6.50 6. 6.48 606 0510152.0253.03.5 6.466 02 0.40.6 0.8 1.0 时间s 时间s 95 (c) 9.0 且85 7.5 7.0 6.5 2345678 时间/s 图5喂线过程中Al线半径随时间的变化(Al线初始半径r。为6.5mm) Fig.5 Variation of Al wire radius with time during injection (ro =6.5 mm) 第二种熔化路线多见于较高喂线速度或较高过 5 喂线参数对AI线熔化的影响 热度时，A!线外形成了一层极薄的钢壳，钢壳存在 时间极短，在此时间内，A线表面不足以升温到其 5.1喂线速度 熔点，在外壳完全熔化后，A1线瞬即熔化 喂线速度对喂入深度和开始熔化时间的影响见 第三种熔化路线通常发生在极高喂线速度或极 图6.图中a和b两条竖直虚线分别代表喂线速度 高过热度时，外部对流导入的热量过多，以至于极难 1.5ms1和1.8ms1,这两条线将该图分为三个 形成钢壳或形成一层极薄的钢壳后很快熔破，A!线 区域。在整个速度范围内，A!线的熔化时间随喂线 熔化时间相当于裸线在此条件下的熔化时间，通常 速度的增大而缩短. 在0.05s以内.在第三种熔化形式下，Al线喂入钢 在a线左侧区域，喂线速度较小，Al线以第一 液不足10cm即开始熔化，在生产中应避免该现象 种熔化路线熔化.该区域因外壳的“二次生长”，有 的发生. 结壳厚、熔化时间长的特点.该区域内，A!线喂入深北 京 科 技 大 学 学 报 第 36 卷 预测值，是因为本文模型为一维模型，忽略了沿轴向 以及圆周方向的导热． 4 Al 线熔化路线 低温 Al 线喂入高温钢液后，在其外表迅速结上 一层钢壳，Al 线受热膨胀，钢壳凝固收缩，导致二者 界面无法完全接触，产生界面热阻; 随着凝固的进 行，凝固前沿不断向前推进，当内部导热与外部对流 换热平衡时，钢壳厚度达到最大值; 之后钢壳开始熔 化直至完全熔化，Al 线释放出来，溶入钢液中，此时 铝线浸入深度即喂入深度，外壳完全熔化所需的时 间即铝线开始熔化时间． Al 线熔化有三种路线: ( 1) 有钢壳凝结，Al 线 在外部钢壳尚未熔化完全时即开始熔化，待钢壳完 全熔化时，Al 线已全部熔化为 Al 液，如图 5 ( a) 所 示; ( 2) 有钢壳凝结，钢壳和 Al 线由外及内逐层依 次熔化，如图 5( b) 所示; ( 3) 由于外部对流换热过 大，可视为无钢壳凝结，Al 线直接与钢液接触并受 热熔化． 第一种熔化路线多见于较低喂线速度或较低过 热度时，由于外部对流传入的热量较少，在 Al 线外 层形成一层较厚的钢壳，钢壳熔化耗时较长，在钢壳 尚未熔化完全时，Al 线外表面已升温至其熔点，界 面热阻消失，内部导热得到大幅度加强，外部钢壳开 始第二次生长． 当喂线速度极低或过热度极低时， 钢壳生长会持续较长时间，在钢壳生长阶段，Al 线 外表面温度即可达到其熔点，开始第二次生长，如 图 5( c) 所示． 图 5 喂线过程中 Al 线半径随时间的变化( Al 线初始半径 r0 为 6. 5 mm) Fig． 5 Variation of Al wire radius with time during injection ( r0 = 6. 5 mm) 第二种熔化路线多见于较高喂线速度或较高过 热度时，Al 线外形成了一层极薄的钢壳，钢壳存在 时间极短，在此时间内，Al 线表面不足以升温到其 熔点，在外壳完全熔化后，Al 线瞬即熔化． 第三种熔化路线通常发生在极高喂线速度或极 高过热度时，外部对流导入的热量过多，以至于极难 形成钢壳或形成一层极薄的钢壳后很快熔破，Al 线 熔化时间相当于裸线在此条件下的熔化时间，通常 在 0. 05 s 以内． 在第三种熔化形式下，Al 线喂入钢 液不足 10 cm 即开始熔化，在生产中应避免该现象 的发生． 5 喂线参数对 Al 线熔化的影响 5. 1 喂线速度 喂线速度对喂入深度和开始熔化时间的影响见 图 6． 图中 a 和 b 两条竖直虚线分别代表喂线速度 1. 5 m·s － 1 和 1. 8 m·s － 1 ，这两条线将该图分为三个 区域． 在整个速度范围内，Al 线的熔化时间随喂线 速度的增大而缩短． 在 a 线左侧区域，喂线速度较小，Al 线以第一 种熔化路线熔化． 该区域因外壳的“二次生长”，有 结壳厚、熔化时间长的特点． 该区域内，Al 线喂入深 ·44·