板坯連鑄二次冷卻過程熱-力行為研究.pdf

1、板坯連鑄過程中，鑄坯的凝固傳熱及應(yīng)力演變過程直接影響鑄坯質(zhì)量，揭示二冷區(qū)非均勻真實冷卻條件下鑄坯的凝固傳熱及應(yīng)力變形規(guī)律，對制定合理的連鑄工藝參數(shù)和提高鑄坯質(zhì)量，實現(xiàn)高效連鑄具有十分重要意義。為此本文以國內(nèi)某鋼廠1600mm×220mm板坯連鑄生產(chǎn)過程為研究對象，基于實際Q235B鋼連鑄生產(chǎn)工藝與實測鑄流噴淋冷卻條件，采用數(shù)值模擬方法建立了連鑄坯凝固全流程鑄坯三維熱/力耦合有限元模型，研究分析了板坯鑄流非均勻冷卻條件下凝固坯殼溫度場、坯

2、殼與液芯生長形貌和兩相區(qū)變化等熱行為規(guī)律和坯殼凝固收縮與應(yīng)力演變規(guī)律，以豐富連鑄過程鑄坯二冷區(qū)凝固傳熱及應(yīng)力變形理論，為實際生產(chǎn)提供理論依據(jù)和指導(dǎo)。本文獲得的主要結(jié)果如下:
　　(1)板坯連鑄過程具有顯著的非均勻凝固特點。鑄坯最早于其寬度方向1/4處完全凝固，最遲于1/8處完全凝固，對應(yīng)的液芯長度分別為距彎月面20.42m與20.82m。鑄坯寬度方向1/4處坯殼完全凝固時，鑄坯寬面中心與1/8處的液芯厚度分別為5.1mm與11.9

3、mm。
　　(2)板坯連鑄過程，凝固坯殼在鑄流內(nèi)的收縮變形與應(yīng)力分布變化劇烈，且二者演變規(guī)律均在鑄坯寬度方向上動態(tài)變化。在鑄流中上部（距彎月面距離小于16m），坯殼厚度方向的收縮以角部最為顯著，平均收縮強(qiáng)度達(dá)0.23mm/m。在鑄流中下部（距彎月面距離大16m），偏角區(qū)200mm處收縮前度最為顯著，平均收縮強(qiáng)度降至0.212mm/m，鑄坯沿厚度方向的收縮強(qiáng)度最大值也由角部轉(zhuǎn)至鑄坯寬面中部，鑄坯角部區(qū)域的應(yīng)力變化加劇。
　　(

4、3)拉速變化對鑄流內(nèi)坯殼的凝固傳熱及應(yīng)力行為變形影響差異較大。拉速增加，鑄坯的溫度整體增加，坯殼凝固生長速度變緩，兩相區(qū)長度增長。拉坯速度由0.9m/min增加到1.1m/min，鑄坯1/8、1/4與寬面中心處的兩相區(qū)長度分別增加了1.89m、1.8m和1.85m。與此同時，拉速增加，凝固坯殼的熱應(yīng)變與熱應(yīng)力均整體減小，拉速由0.9m/min升高至1.1m/min時，鑄坯凝固末端的角部與寬面中心的熱收縮分別減小0.6mm與1.3mm，對