連鑄過(guò)程鑄坯動(dòng)態(tài)輕壓下壓下模型的研究與應(yīng)用.pdf

1、連鑄坯動(dòng)態(tài)輕壓下技術(shù)已成為改善連鑄坯中心偏析和疏松最有效手段之一，是現(xiàn)代連鑄機(jī)技術(shù)先進(jìn)性的一個(gè)重要標(biāo)志。本文以國(guó)家技術(shù)創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目《板坯連鑄機(jī)動(dòng)態(tài)輕壓下技術(shù)的研究、開(kāi)發(fā)與應(yīng)用》和《某廠大方坯連鑄機(jī)動(dòng)態(tài)輕壓下工藝控制技術(shù)研究》為依托，進(jìn)行了連鑄板坯和方坯動(dòng)態(tài)輕壓下過(guò)程關(guān)鍵工藝控制模型--壓下模型的研究開(kāi)發(fā)，并在實(shí)際生產(chǎn)中進(jìn)行應(yīng)用研究。本文的主要研究?jī)?nèi)容和取得主要結(jié)果如下：
　　 1．連鑄坯輕壓下壓下率理論模型的建立。通過(guò)對(duì)輕壓下過(guò)

2、程質(zhì)量流量特征分析，理論推導(dǎo)獲得了板坯/方坯壓下率模型，該模型完整描述了任意矩形鑄坯斷面內(nèi)凝固收縮、熱收縮、鑄坯變形對(duì)壓下率的影響，即：
　　 式中：VRG為壓下率，VSZ為拉速，Xsuf為鑄坯寬度，Ysuf為鑄坯厚度，x為沿寬度方向的坐標(biāo)，y為沿厚度方向的坐標(biāo)，z為沿拉坯方向的坐標(biāo)，ρL、ρS分別為鋼液相、固相密度，(-ρ)為等效密度，由ρLfL+ρs(1-fL)表示，fL為液相率。
　　 2．連鑄坯壓下率理論模型的求

3、解方法研究。結(jié)合實(shí)際輕壓下過(guò)程，提出了壓下率理論模型求解方法。即忽略變形對(duì)固液相斷面形狀的影響，單獨(dú)求解由溫度變化引起的固液相密度變化對(duì)壓下率的影響，簡(jiǎn)化的壓下率模型即：
　　 變形對(duì)壓下率的影響通過(guò)壓下效率模型來(lái)計(jì)算。
　　 3．連鑄坯輕壓下壓下效率模型的建立。在理論分析輕壓下過(guò)程鑄坯的變形基礎(chǔ)之上，經(jīng)過(guò)理論推導(dǎo)，提出了壓下效率模型的準(zhǔn)確計(jì)算公式，該式可計(jì)算任意形狀鑄坯輕壓下過(guò)程的壓下效率，即：
　　 式中：η

4、為壓下效率，ΔAi為液芯減少面積，ΔAH為鑄坯表面壓下面積。
　　 4．連鑄坯壓下率的數(shù)值分析研究。結(jié)合板坯/方坯的鑄機(jī)條件，采用有限元數(shù)值計(jì)算方法對(duì)鑄坯傳熱過(guò)程進(jìn)行求解，得到了不同拉速、鋼種、斷面尺寸下壓下率的取值范圍與變化規(guī)律。研究結(jié)果表明：板坯/方坯的壓下率和壓下速率均沿拉坯方向近似線性減少；板坯/方坯的平均壓下率與拉速呈線性減少關(guān)系；板坯/方坯的壓下速率取值范圍不隨拉速的變化而變化；鋼種對(duì)板坯/方坯壓下率和壓下速率的影響

5、?。粚挾葘?duì)板坯/方坯的壓下率的影響均很??；厚度對(duì)壓下率影響大，厚度越大，壓下率在板坯/方坯輕壓下入口、出口值就越小，在壓下區(qū)間內(nèi)減少越平緩；寬度越大，厚度增加時(shí)方坯的平均壓下率減少越快，而板坯的平均壓下率減少程度不變。
　　 5．連鑄坯壓下效率的數(shù)值分析研究。結(jié)合某廠板坯和方坯實(shí)際鑄機(jī)條件，對(duì)鑄坯輕壓下過(guò)程進(jìn)行三維有限元數(shù)值計(jì)算，獲得了不同壓下量、液芯厚度、鋼種、斷面尺寸下壓下效率的取值范圍與變化規(guī)律。結(jié)果表明：板坯的壓下效率在

6、壓下量小于2.3mm時(shí)，壓下效率隨壓下量的增加而增加，壓下量大于2.3mm后，壓下效率不再隨壓下量的增加而增加，保持某個(gè)定值；方坯的壓下效率在壓下量小于0.6mm時(shí)，壓下效率隨壓下量的增加而增加，在壓下量為0.6～4.7mm，壓下效率隨壓下量的增加而減少，在壓下量大于4.7mm時(shí)，壓下效率不再隨壓下量的增加而增加，保持某個(gè)定值；板坯壓下效率與液芯厚度的1次方成線性正比，方坯壓下效率與液芯厚度的平方成線性正比；鋼種對(duì)板坯/方坯壓下效率影響