摘要(yào)

用激光掃描(miáo)儀準(zhǔn)確測量了(liǎo)斷裂(liè)後的(dí)金屬(shǔ)殼體(tǐ)厚度，殼體(tǐ)厚(hòu)度(dù)的變化與模(mó)具熱監測數據有關(guān)
。高(gāo)度詳細(xì)的3D厚度測(cè)量技術證(zhèng)實，模具中(zhōng)可(kě)能發生殼(ké)厚度的局(jú)部(bù)變化
。結(jié)合模具熱監測，確定了這(zhè)些厚度變(biàn)化(huà)的根本(běn)原因(yīn)
。

本(běn)文對直板廠(chǎng)(DSP)高速薄(báo)板鑄(zhù)造機發生(shēng)的兩次斷裂(liè)殼事(shì)件進(jìn)行了(liǎo)討(tǎo)論
。第一(yī)次斷裂(liè)與(yǔ)一(yī)個大的包裹物(wù)有關
。第二次是與(yǔ)局(jú)部殼體厚度(dù)變(biàn)薄(báo)和不(bù)正確的(dí)設(shè)置錐(zhuī)度(dù)有關(guān)
。

在這兩種情況(kuàng)下，斷裂都(dū)與殼(ké)層厚度(dù)的局(jú)部減少(shǎo)有(yǒu)關
。這些(xiē)位置(zhì)的模具熱溫(wēn)度確定(dìng)了熱(rè)電(diàn)偶(ǒu)溫(wēn)度(dù)的(dí)降(jiàng)低，表(biǎo)明鋼(gāng)殼和銅之(zhī)間存在(zài)“空(kōng)氣(qì)”間(jiān)隙或(huò)絕緣層
。使用CON1D進(jìn)行(háng)的額(é)外計(jì)算(suàn)來驗(yàn)證絕緣層(céng)的(dí)存在(zài)，並(bìng)更好地(dì)理解(jiě)導致這些斷裂的事(shì)件
。

介紹

在激光(guāng)厚度測(cè)量技術的(dí)幫助下，對(duì)通(tōng)常(cháng)用於(yú)測量和評(píng)估(gū)汽車(chē)車(chē)身(shēn)部件的(dí)激(jī)光(guāng)厚度(dù)測量技(jì)術進(jìn)行改(gǎi)編，準(zhǔn)確測(cè)量了兩個斷裂的(dí)殼(ké)體(tǐ)厚(hòu)度
。

用這種技術研(yán)究(jiū)的(dí)兩(liǎng)個斷裂殼(ké)分(fēn)布(bù)是斷(duàn)裂A，原(yuán)因(yīn)是包裹(guǒ)物滯(zhì)留在(zài)西(xī)寬(kuān)麵；斷裂(liè)B，南部(bù)狹(xiá)窄(zhǎi)麵的錐(zhuī)形斷(duàn)裂(liè)
。

在結果評估(gū)過程中，值得(dé)注意(yì)的是，在(zài)兩(liǎng)個斷裂(liè)中，殼體(tǐ)沒有恒定的厚度(dù)，並且(qiě)表現(xiàn)出三種(zhǒng)變(biàn)薄趨勢：

- 在縱向方(fāng)向(xiàng)上的(dí)局部變(biàn)薄

- 在垂直方向(xiàng)上的(dí)局部(bù)變薄

- 外殼區域的(dí)變薄(báo)

一些(xiē)變薄區域，同時(shí)出現縱向和橫(héng)向(xiàng)裂(liè)紋
。

殼體厚(hòu)度(dù)的測(cè)量結果與(yǔ)熱(rè)電偶信(xìn)號(hào)進行(háng)了(liǎo)比較，較薄的(dí)殼(ké)體溫度(dù)越(yuè)低(dī)，較厚(hòu)的殼體溫(wēn)度越高
。

3D激光(guāng)測(cè)量技(jì)術

為(wéi)了測量斷(duàn)裂(liè)殼層，我(wǒ)們(mén)使(shǐ)用了一(yī)個3D數字化儀(yí)(ATOS)和光(guāng)學坐標測量(liáng)儀(TRITOP)[1]相結合的(dí)儀(yí)器
。

ATOS是一(yī)種基於三角測(cè)量原理（圖1）的(dí)柔性(xìng)光學測(cè)量(liáng)機(jī)，用兩(liǎng)個攝(shè)像(xiàng)機觀察(chá)投(tóu)影(yǐng)條(tiáo)紋圖(tú)案(àn)
。高精度(dù)地計(jì)算每(měi)個(gè)攝(shè)像機像素(sù)的三(sān)維(wéi)坐(zuò)標，生成(chéng)對(duì)象表(biǎo)麵的多(duō)邊(biān)形(xíng)網格[1]
。

三(sān)角(jiǎo)測量的(dí)原理:激光源和傳感器之間(jiān)的距(jù)離是已(yǐ)知(zhī)的(dí)
。激光向(xiàng)被(bèi)測(cè)物體(tǐ)發射(shè)光綫，光(guāng)綫通(tōng)過透鏡(jìng)反(fǎn)射回(huí)傳感器(qì)
。點b可(kě)以(yǐ)通過知道a，c和(hé)距離d來(lái)計(jì)算(suàn)
。

TRITOP是一種光學(xué)坐(zuò)標測量儀
。該(gāi)移(yí)動(dòng)技術旨在定義標記的精確3D位(wèi)置(zhì)（遙(yáo)測）
。TRITOP用(yòng)於識別外殼兩(liǎng)側的參(cān)考標(biāo)記(jì)，以(yǐ)支持ATOS測(cè)量
。

當(dāng)殼體(tǐ)兩側在同一坐標(biāo)係中時(shí)，3D厚度(dù)的(dí)計算是(shì)可能(néng)的(dí)[1]
。圖2顯示(shì)了(liǎo)三個步驟(zhòu)的測量過(guò)程(chéng)
。

斷裂(liè)分析示例(lì)

斷裂A

當在直(zhí)接薄板廠(chǎng)薄板(bǎn)坯連鑄機中鑄(zhù)造(zào)低範(fàn)圍(wéi)HSLA鋼(gāng)(高強度低(dī)合(hé)金)時(shí)，在鋼包更(gēng)換(huàn)期間(jiān)，發(fā)生了斷裂(liè)
。 在(zài)斷(duàn)裂(liè)前，熱(rè)電(diàn)偶溫(wēn)度(dù)和其他工藝(yì)參(cān)數(shù)非常(cháng)正(zhèng)常，幾乎沒有不(bù)穩定(dìng)的(dí)跡象
。然後在斷裂前(qián)幾(jī)分(fēn)鐘，由於模具(jù)水平的(dí)波(bō)動(dòng)，鑄(zhù)造(zào)速(sù)度(dù)降低
。

考(kǎo)慮到(dào)斷裂的(dí)原因不(bù)明(míng)，決(jué)定(dìng)用(yòng)這(zhè)種(zhǒng)新技(jì)術(shù)來研究殼(ké)體(tǐ)
。因此，用3D激光技(jì)術測量斷裂殼(ké)體(tǐ)厚(hòu)度
。

3D激(jī)光測(cè)量

由(yóu)於斷(duàn)裂孔和一(yī)些飛濺附(fù)著(zhuó)在(zài)殼(ké)體的斷裂(liè)一(yī)側(cè)，在激光(guāng)測量(liáng)中使用(yòng)了斷裂的另(lìng)一側(cè)
。因(yīn)此，采用全(quán)固(gù)定麵側和兩側窄麵的一(yī)半進(jìn)行(háng)測(cè)量(liáng)
。

殼層厚度(dù)的3D視(shì)圖如圖5所示
。在(zài)這(zhè)張圖中，值得(dé)注(zhù)意(yì)的是，斷(duàn)裂(liè)殼(ké)體(tǐ)沒有恒定(dìng)的厚度，並(bìng)顯示(shì)了(liǎo)三(sān)種變薄(báo)趨(qū)勢(shì)：

- 在縱向(xiàng)方向上(shàng)的局(jú)部變薄

- 在垂(chuí)直方向上的局(jú)部(bù)細化

- 外殼區(qū)域(yù)的變薄

與其(qí)他區域相(xiāng)比，厚(hòu)度的局部減(jiǎn)少(shǎo)約為50%；特別(bié)是在(zài)縱(zòng)向上
。

厚(hòu)度(dù)測(cè)量

為了能夠闡明(míng)厚度的減少(shǎo)，使(shǐ)用(yòng)了兩個位(wèi)置來(lái)測(cè)量(liáng)沿(yán)一條(tiáo)綫(圖4中的紅(hóng)色(sè)和藍色綫(xiàn))的(dí)外(wài)殼厚(hòu)度
。

這些(xiē)位置與3D視(shì)圖相(xiāng)比較的結果如圖6所(suǒ)示
。這(zhè)些(xiē)綫條更清楚地顯(xiǎn)示(shì)了(liǎo)殼層(céng)厚(hòu)度(dù)的減少(shǎo)，表(biǎo)明局(jú)部和區(qū)域變(biàn)薄
。

斷(duàn)裂B

在清除礦(kuàng)渣邊緣(yuán)的過(guò)程中(zhōng)，在(zài)直接(jiē)板材(cái)廠鑄造HSLA鋼（高強度低合金）時發生(shēng)了斷裂
。在斷裂之(zhī)前，熱(rè)電(diàn)偶的溫(wēn)度非(fēi)常(cháng)不穩定，斷(duàn)裂(liè)的原因(yīn)尚(shàng)不清(qīng)楚(chǔ)
。因(yīn)此，我(wǒ)們也(yě)決定(dìng)用3D激光技術(shù)來研究(jiū)外殼
。

因(yīn)此，在斷(duàn)裂事件(jiàn)發生後，進一(yī)步分析斷裂(liè)殼(ké)，用3D激(jī)光(guāng)技(jì)術(shù)研究斷(duàn)裂殼(ké)，並(bìng)測(cè)量其(qí)厚度
。圖(tú)7顯示了(liǎo)一個斷(duàn)裂殼(ké)的(dí)照片(piàn)
。

3D激(jī)光(guāng)測(cè)量

考慮(lǜ)到斷殼(ké)狀態(tài)良好，激光測(cè)量(liáng)分(fēn)兩部分進行(háng)：

第一部分：鬆(sōng)散(sàn)邊(biān)的(dí)一側(cè)和(hé)每個(gè)窄麵(miàn)的一(yī)側(cè)

第二部(bù)分(fēn)：完(wán)整固(gù)定(dìng)的一側，和(hé)每個窄麵的(dí)一側，包括(kuò)斷(duàn)開孔的(dí)一(yī)半(bàn)
。

第(dì)一(yī)部(bù)分將(jiāng)作(zuò)為(wéi)參考文獻顯示
。

第二(èr)部分：測量(liáng)采用(yòng)全東寬(kuān)麵(miàn)（固定(dìng)側）和(hé)兩(liǎng)側窄麵的一半(bàn)進(jìn)行測量(liáng)
。圖(tú)8顯示了(liǎo)正在(zài)研究(jiū)的半斷裂殼
。在這(zhè)個半(bàn)殼(ké)的(dí)中間(jiān)發(fā)現(xiàn)了(liǎo)縱向裂(liè)縫（白色(sè)圈）
。紅色(sè)表示裂縫(féng)到半(bàn)月板(bǎn)的(dí)距離(lí)和(hé)從(cóng)南窄(zhǎi)麵(miàn)的(dí)距離
。

外(wài)殼(ké)厚度的(dí)3D視圖如(rú)圖9所(suǒ)示(shì)
。在(zài)圖中，值得注(zhù)意的(dí)是(shì)，斷裂殼沒有恒定(dìng)的(dí)厚度(dù)，再次(cì)顯(xiǎn)示(shì)與斷裂(liè)A相同(tóng)的三種變薄(báo)特(tè)點：

- 在縱向(xiàng)方(fāng)向(xiàng)上的局部(bù)變(biàn)薄

- 在(zài)垂(chuí)直(zhí)方(fāng)向上的局(jú)部(bù)變(biàn)薄(báo)

- 外(wài)殼(ké)區域的變薄(báo)

與其他區域相(xiāng)比(bǐ)，厚(hòu)度(dù)的(dí)局(jú)部(bù)減少約50%，尤其是(shì)縱(zòng)向（縱(zòng)向(xiàng)裂(liè)紋(wén)）
。

在(zài)圖(tú)9和圖10中，縱向(xiàng)裂紋用白(bái)色橢(tuǒ)圓形標記
。這種(zhǒng)斷裂的橫向(xiàng)裂紋發生(shēng)在(zài)從機器中(zhōng)提(tí)取斷裂殼的過程中(zhōng)，因為殼是(shì)從(cóng)模具的(dí)頂部提(tí)取出(chū)來(lái)的；很明(míng)顯(xiǎn)，外(wài)殼在角落(là)區域有(yǒu)一個(gè)橫(héng)向局(jú)部薄(báo)殼(ké)，從而(ér)引(yǐn)發了這(zhè)種裂紋(wén)（圖11，藍(lán)綫）
。

厚度測量(liáng)

為了(liǎo)能夠闡(chǎn)明(míng)厚度的減(jiǎn)少(shǎo)，使用多(duō)個(gè)位置(zhì)來沿著一條綫(xiàn)測量外(wài)殼(ké)厚度(dù)
。

在斷裂(liè)部(bù)分(fēn)選(xuǎn)擇兩組(zǔ)位(wèi)置，三(sān)組在橫向(xiàng)位置，三(sān)組(zǔ)在縱(zòng)向位(wèi)置
。圖10顯(xiǎn)示(shì)了(liǎo)這(zhè)些(xiē)位(wèi)置(zhì)
。

綫路選擇(zé)如(rú)下：

- R1（紅綫(xiàn)）：窄(zhǎi)麵(miàn)（南(nán)）縱向平麵，距拐(guǎi)角約15mm
。

- L1（藍綫）和(hé)L2（綠綫(xiàn)）：都(dū)是在縱向截(jié)麵(miàn)，距(jù)拐角約(yuē)15mm處，L1靠近南窄(zhǎi)麵，L2靠近(jìn)北窄麵
。

- L3（深(shēn)黃色(sè)綫）：縱(zòng)剖麵(miàn)，比(bǐ)較板(bǎn)中(zhōng)間和(hé)兩側的外殼(ké)厚(hòu)度
。

- D1（橙(chéng)色(sè)綫）：位於(yú)縱(zòng)向(xiàng)裂(liè)紋的(dí)中間

- D2（粉(fěn)紅(hóng)色綫）和D3（綠鬆(sōng)石綫）：分別(bié)位於裂(liè)紋末(mò)端和開始處
。

這些位置與(yǔ)3D視圖(tú)的(dí)比(bǐ)較(jiào)結(jié)果顯示(shì)，縱向(xiàng)截麵如圖11和橫(héng)向截麵(miàn)如圖12所示
。

同樣，這些綫條更清楚(chǔ)地(dì)顯示殼厚度的減(jiǎn)少(shǎo)，表(biǎo)明局部和麵積(jī)的減(jiǎn)少(shǎo)
。

圖(tú)12橫向(xiàng)截麵(miàn)與(yǔ)3D視(shì)圖的比較結果(guǒ)

表(biǎo)麵(miàn)輪(lún)廓

3D激光測量(liáng)也(yě)可(kě)以評(píng)估斷裂殼體(tǐ)的表麵輪(lún)廓(平(píng)滑(huá)度(dù))(圖(tú)13)
。

考慮到殼層厚度的局(jú)部減少，觀(guān)察斷裂(liè)殼層的(dí)內外(wài)表麵(miàn)輪廓是很(hěn)有趣的
。

根(gēn)據表麵研究(jiū)的(dí)結果(guǒ)，在3D結(jié)果中可(kě)以使用一(yī)個假設(shè)的(dí)平麵(miàn)切割(gē)來評估(gū)殼厚(hòu)度
。

為了評估凹陷，選(xuǎn)擇(zé)了前麵(miàn)7個(gè)剖麵(miàn)中(zhōng)的3個(圖(tú)10中(zhōng)的3個(gè))進行平麵切(qiē)割(gē)分(fēn)析
。

在(zài)圖(tú)14中，靠近斷裂(liè)孔的(dí)兩個部(bù)分(fēn)R1和L1都表明殼(ké)（凹陷(xiàn)）的變薄來(lái)自(zì)斷(duàn)裂的內(nèi)部
。

熱(rè)電(diàn)偶信號(hào)

在這次斷裂中(zhōng)，熱(rè)電偶信(xìn)號也與水平麵上的殼層(céng)厚度進(jìn)行了(liǎo)比較
。

在(zài)圖15中，熱電偶(ǒu)信(xìn)號在(zài)3分(fēn)鐘內(nèi)的(dí)平(píng)均(jūn)值（綠(lǜ)綫和綠點(diǎn)），最(zuì)大值(zhí)（淺(qiǎn)藍(lán)色綫和淺(qiǎn)藍(lán)色(sè)點(diǎn)）和最(zuì)小(xiǎo)值(zhí)（洋紅(hóng)色(sè)綫和(hé)洋紅色(sè)點）；與斷裂(liè)殼中測量(liáng)的(dí)外(wài)殼(ké)厚度(dù)（圖(tú)10和圖12中的(dí)橙(chéng)色綫）進行(háng)比(bǐ)較
。

圖(tú)中(zhōng)還繪(huì)製了(liǎo)槽(cáo)和鑽(zuān)孔源的位(wèi)置（深(shēn)藍色方塊），漏(lòu)鬥形(xíng)（紅綫(xiàn)），熱電(diàn)偶(ǒu)的(dí)位置（紅(hóng)色(sè)方塊），通常使用(yòng)的兩(liǎng)種傳感類(lèi)型的位(wèi)置(zhì)（灰色(sè)和(hé)深藍色綫）
。

從這張(zhāng)圖中(zhōng)可以清(qīng)楚地(dì)看(kàn)出(chū)，熱(rè)電(diàn)偶信(xìn)號遵循(xún)與(yǔ)殼(ké)層(céng)厚度相同的趨勢
。然而(ér)，這與(yǔ)殼(ké)層厚度，變薄(báo)和模具(jù)特(tè)征（水槽，孔紋，熱電偶位(wèi)置(zhì)或漏鬥形狀）沒有相關(guān)性
。

結果(guǒ)討論(lùn)

考慮(lǜ)到兩個斷(duàn)裂的(dí)殼(ké)體厚(hòu)度與(yǔ)熱(rè)電偶(ǒu)讀數(shù)遵(zūn)循相(xiāng)同的趨(qū)勢，殼(ké)體(tǐ)變薄最合(hé)理的解(jiě)釋(shì)是殼(ké)體和(hé)模具(jù)之間的(dí)低導熱層
。

如(rú)果(guǒ)殼(ké)變(biàn)薄的原因是由於(yú)高(gāo)鋼(gāng)流(liú)量從內部衝刷殼，那麼(mó)熱電(diàn)偶(ǒu)將(jiāng)看到與現(xiàn)在(zài)看到(dào)的(dí)相反(fǎn)的趨(qū)勢，即當殼較(jiào)薄(báo)時，信號將顯(xiǎn)示更高(gāo)的溫度(dù)
。

這(zhè)種低(dī)導電層可以(yǐ)是空氣；由(yóu)於這種材(cái)料的(dí)隔離特性(xìng)，熱電(diàn)偶不能(néng)記錄殼體表麵(miàn)的“真實”溫(wēn)度；由於缺(quē)乏(fá)良好的熱提(tí)取，外(wài)殼(ké)很(hěn)薄(báo)
。

CON1D模擬(nǐ)

傳(chuán)熱模型CON1D模(mó)擬(nǐ)了連鑄過程的(dí)幾(jī)個方麵，包括殼(ké)體和模(mó)具(jù)溫(wēn)度(dù)，熱通量，界麵(miàn)微觀(guān)結(jié)構和(hé)速度(dù)，預(yù)測(cè)錐(zhuī)度的收縮估(gū)計(jì)，模具水(shuǐ)溫上(shàng)升(shēng)和對流傳(chuán)熱係(xì)數(shù)，界(jiè)麵(miàn)摩(mó)擦等許多現(xiàn)象
。傳熱(rè)計算(suàn)通過(guò)殼(ké)體的(dí)厚(hòu)度和(hé)界(jiè)麵(miàn)間(jiān)隙進(jìn)行(háng)了一(yī)維(wéi)計算(suàn)，並在(zài)模(mó)具中(zhōng)進行(háng)了二維(wéi)傳導(dǎo)計算
。在現(xiàn)代電(diàn)腦上(shàng)，整(zhěng)個模(mó)擬隻需要(yào)幾(jī)秒鐘(zhōng)[2]
。

為了(liǎo)使CON1D能夠準確(què)預測熱電(diàn)偶溫度，該模型采用三維傳熱方(fāng)法進行了校準計算以確定(dìng)每個(gè)模(mó)具麵的偏(piān)移(yí)距(jù)離(lí)，以調(tiáo)整熱電偶的(dí)模型深度(dù)[2]
。

驗證殼(ké)體與(yǔ)模具(jù)之間(jiān)低導(dǎo)電(diàn)層的(dí)理論；用CON1D對(duì)5.2m/min的(dí)鑄(zhù)造速(sù)度和新模(mó)板(bǎn)，即最大銅層進行了兩(liǎng)次(cì)計算，模(mó)擬(nǐ)工作按照以下(xià)標準進行：

1- 模(mó)具與鋼殼之間無氣(qì)隙(xì)的模擬；

2- 模擬(nǐ)在彎月麵處從零(líng)到模(mó)具出口處(chǔ)從0.05毫米的厚(hòu)度拋(pāo)物綫(xiàn)增(zēng)加(jiā)之後(hòu)的(dí)氣隙模擬(nǐ)(圖16中的綠綫，第(dì)二Y軸)

從圖16可以看(kàn)出(chū)，即(jí)使殼(ké)與(yǔ)模具(jù)之間(jiān)有很小的(dí)氣隙(xì)（模具出口(kǒu)最大為(wéi)0.05mm）也會對(duì)凝(níng)固產(chǎn)生(shēng)有(yǒu)顯(xiǎn)著(zhù)影響
。

由於(yú)空氣的(dí)低(dī)導電(diàn)性能（導電(diàn)率為0.06W/mK），如預期的那樣(yàng)，存在(zài)氣(qì)隙(xì)時的(dí)模(mó)具溫度將低於無(wú)氣隙時的模(mó)具溫度（圖16A中的紅綫表(biǎo)示(shì)有氣隙模(mó)擬(nǐ)，圖16A中(zhōng)的藍綫表(biǎo)示無(wú)氣隙模(mó)擬）；同(tóng)樣(yàng)的行(háng)為將具(jù)有(yǒu)熱電偶信號（圖16A中紅(hóng)色圓圈表(biǎo)示(shì)無氣隙(xì)，藍色方塊(kuài)表示氣(qì)隙）

因(yīn)此(cǐ)，當鋼和模具(jù)之(zhī)間存在氣隙時，外(wài)殼(ké)將(jiāng)更(gēng)薄（圖(tú)16B中的(dí)藍綫(xiàn)表(biǎo)示有(yǒu)氣隙(xì)模(mó)擬(nǐ)，紅(hóng)綫表示(shì)無氣隙(xì)模(mó)擬）
。

此外(wài)，氣隙模擬(nǐ)中(zhōng)殼(ké)體的(dí)表(biǎo)麵(miàn)溫度比沒(méi)有(yǒu)氣(qì)隙時(shí)的(dí)表(biǎo)麵(miàn)溫度以及(jí)低(dī)於(yú)表麵5毫(háo)米(mǐ)的溫(wēn)度更(gēng)高
。此外(wài)，在有氣(qì)隙的(dí)模擬(nǐ)中，表(biǎo)麵(miàn)和(hé)表(biǎo)麵下5毫(háo)米之(zhī)間的溫(wēn)差(chà)低於(yú)無氣(qì)隙(xì)情況(圖16C中(zhōng)的(dí)藍綫(xiàn)表(biǎo)示有氣隙(xì)模擬，紅綫表(biǎo)示無(wú)氣隙模擬(nǐ))
。

殼層厚(hòu)度預測

在CON1D模型(xíng)中(zhōng)，殼(ké)層厚(hòu)度由(yóu)液相綫和(hé)固相綫之(zhī)間的(dí)位置插(chā)值(zhí)定義，溫度(dù)對(duì)應(yīng)於特定的固體(tǐ)分(fēn)數，(f_s)等於0.1，該分數(shù)是(shì)合理的，因為樹突間(jiān)液(yè)體在(zài)斷裂期間(jiān)由表(biǎo)麵張(zhāng)力保(bǎo)持[3]
。

為了(liǎo)比較(jiào)預測的穩定殼(ké)厚度與(yǔ)斷裂殼的厚度，需要進(jìn)行校正(zhèng)以(yǐ)說明，在斷裂(liè)期(qī)間液態金屬(shǔ)排出時(shí)發生的凝(níng)固時間[3]
。因此，根(gēn)據(jù)公(gōng)式(shì)（1）[3]，穩態模擬(nǐ)中的時(shí)間對(duì)應(yīng)於(yú)斷(duàn)裂殼下方的距離(lí)：

其中：

t_d：排水時間，是金屬(shǔ)水平(píng)液麵(miàn)從(cóng)彎月麵下降(jiàng)到獲得斷裂(liè)殼(ké)層的時間(jiān)[min]

Z：獲(huò)得的斷(duàn)裂殼切(qiē)片(piàn)[m]

V_c:鑄(zhù)造速度(dù)[m/min]

t:瞬態時(shí)間(jiān)[min]

排水時間根據(jù)伯努利方(fāng)程和質(zhì)量(liáng)平(píng)衡計(jì)算(suàn)，公(gōng)式(2)[3]:

其(qí)中(zhōng):

Z_b:彎(wān)月麵的(dí)斷(duàn)裂孔(kǒng)位置[min]

C_D:排水(shuǐ)係(xì)數[-]

N:板坯厚(hòu)度(dù)[min]

W:板(bǎn)寬(kuān)[min]

d_b:斷裂孔(kǒng)直徑[min]

這(zhè)個裂縫的洞位於(yú)狹窄(zhǎi)的表(biǎo)麵
。假設流向(xiàng)模具的鋼流被(bèi)切(qiē)斷(duàn)，

同(tóng)時金屬水(shuǐ)平(píng)液麵開始(shǐ)下降到彎月麵以下，斷裂孔直徑(jìng)從35mm開(kāi)始，並在(zài)所(suǒ)有液態鋼排出時綫(xiàn)性增(zēng)長到(dào)55mm
。表(biǎo)1顯(xiǎn)示了計(jì)算中使(shǐ)用(yòng)的變量
。

圖17給(gěi)出了在(zài)穩態(tài)和(hé)瞬態條件(jiàn)下(xià)的預測(cè)殼層(céng)厚(hòu)度
。與瞬態(tài)預測的(dí)緊密匹(pǐ)配普(pǔ)遍傾向(xiàng)於驗證(zhèng)假(jiǎ)設(shè)
。彎(wān)月(yuè)麵(miàn)板附近的(dí)外殼厚度(dù)預測(cè)不足，可能(néng)是由於在斷(duàn)裂開(kāi)始後，液麵(miàn)水平(píng)控(kòng)製(zhì)和流量(liáng)關(guān)閉之(zhī)前(qián)，進(jìn)入模具(jù)的(dí)液(yè)體流(liú)量增加的(dí)時間(jiān)較(jiào)短(duǎn)
。這(zhè)將(jiāng)允許液位(wèi)隨著(zhuó)斷(duàn)裂殼(ké)的(dí)頂部(bù)向下移(yí)動一段較(jiào)短的時間(jiān)間(jiān)隔(gé)（不包括在計算中(zhōng)），從(cóng)而在斷(duàn)裂殼的(dí)頂(dǐng)部(bù)提供(gōng)額外(wài)的(dí)凝固時(shí)間
。這是(shì)一(yī)種在(zài)斷(duàn)裂殼層中非常(cháng)常見的(dí)現(xiàn)象(xiàng)[3]
。

結(jié)論(lùn)

借助(zhù)激光測(cè)厚技(jì)術(shù)，可(kě)以得(dé)出(chū)以下(xià)結論(lùn)：

●激光測(cè)量是(shì)測量(liáng)斷開殼體(tǐ)三維(wéi)厚度分(fēn)布的(dí)一種有價值(zhí)的工(gōng)具(jù)
。

●斷裂(liè)殼無恒定厚(hòu)度(dù)，顯(xiǎn)示三種變(biàn)薄趨(qū)勢：

- 在縱向方(fāng)向上的(dí)局(jú)部(bù)變薄(báo)

- 在垂直(zhí)方向上(shàng)的局部(bù)變薄

- 外(wài)殼(ké)區域(yù)的變薄(báo)

●一(yī)些變(biàn)薄，同時(shí)出現(xiàn)縱(zòng)向(xiàng)和(hé)橫向裂(liè)紋
。

●斷裂殼的(dí)表麵比內部(bù)更(gēng)光滑(huá)
。

●殼厚(hòu)度(dù)與熱(rè)電偶信(xìn)號(hào)有(yǒu)關(guān)，較薄(báo)的殼溫度越低(dī)，較(jiào)厚的殼溫度(dù)值(zhí)越高(gāo)
。

●即(jí)使(shǐ)在(zài)這(zhè)裏(lǐ)分析(xī)的(dí)兩種(zhǒng)情況中(zhōng)變薄的(dí)原(yuán)因尚未(wèi)完全了解(jiě)，也可能在鋼殼(ké)和銅模(mó)具之間(jiān)放置絕緣(yuán)層(céng)（氣隙(xì)），而(ér)殼變薄(báo)不是(shì)由(yóu)模具流(liú)體流動造成(chéng)的
。

●鋼板上(shàng)的(dí)槽和/或(huò)鑽(zuān)孔源(yuán)的(dí)位置與鋼(gāng)殼(ké)的變(biàn)薄之(zhī)間(jiān)沒有(yǒu)明顯的關係(xì)
。

參考文獻：

1 , "GOM MBH", Vol. Mittelweg 7-8, 38106 Braunschweig, Germany, 2011, pp.

2 Santillana, B., Hibbeler, L. C., Thomas B.G., Kamperman A.A., and van der Knoop W., "Heat Transfer in Funnel-mould Casting: Effect of Plate Thickness", ISIJ International, Vol. 48, No. No 10, 2011, pp. 1380-1388.

3 Meng Y., "Modelling Interfacial Slag Layer Phenomena in the Shell/Mold Gap in Continuous Casting of Steel", PhD Thesis, University of Illinois at Urbana-Champaign, 2004.