35連續(xù)鑄鋼中動(dòng)態(tài)輕壓下系統(tǒng)的研究10-9

1、第四屆發(fā)展中國家連鑄國際會(huì)議（CCC’08）連續(xù)鑄鋼中動(dòng)態(tài)輕壓下系統(tǒng)的研究連續(xù)鑄鋼中動(dòng)態(tài)輕壓下系統(tǒng)的研究張奇12楊拉道2田進(jìn)2（1西安建筑科技大學(xué)，陜西西安710032；2中國重型機(jī)械研究院，陜西西安）摘要：摘要：簡述了連續(xù)鑄鋼動(dòng)態(tài)輕壓下技術(shù)及原理，對(duì)輕壓下系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入分析和研究，建立了系統(tǒng)模型并且通過試驗(yàn)和現(xiàn)場數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行了驗(yàn)證。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：連續(xù)鑄鋼動(dòng)態(tài)輕壓下凝固ResearchofDynamicSoftReduct

2、ioninContinuousCastingZhangQi12YangLadao2TianJin2(1.Xi’anUniversityofArchitectureTechnologyXi’an710032China2.ChinaHeavyMachineryResearchInstituteXi’an710032China)Abstract:Thispaperisfocusedonseveralaspectsofdynamicsoftre

3、ductionpursuinganaimtodevelopageneralapproachtotechnologyoptimizationfminimizingcentersegregationincasting.Thestudywasbasedonacomputersimulationofsteelsolidification.Somekeytechnologyparametersofdynamicsoftreductionsyste

4、mwereinvestigatedsuchaspressureregionpressurecapacitypressureratethesolidificationendpositionsolidfraction.thenutilizingexperimentbasedtoverifythecomputermodeling.Developmentofoptimaloperationalpatternsfcontinuouscasting

5、slabatasteelcpationofChina.KeyWds:ContinuouscastDynamicsoftreductionSolidification1前言前言鋼在連續(xù)鑄造過程中會(huì)在鑄坯內(nèi)部產(chǎn)生中心偏析和中心疏松等缺陷，為了改善鑄坯的內(nèi)部質(zhì)量，提高鑄坯性能，目前比較有效的辦法是在液芯采取動(dòng)態(tài)輕壓下技術(shù)。2動(dòng)態(tài)輕壓下的基本原理動(dòng)態(tài)輕壓下的基本原理中心偏析是由于溶質(zhì)元素在枝晶凝固過程中的再分配，造成了鑄坯化學(xué)元素成分的不均勻性

6、，中心部位的C、S、P含量明顯高于其它部位而造成的；中心疏松是在鑄坯厚度中心最終凝固部的枝晶間產(chǎn)生的微小空隙，中心偏析和疏松通常相伴而生。輕壓下技術(shù)的基本原理是通過在連鑄坯液相穴末端附近對(duì)鑄坯實(shí)施一定的壓下量來補(bǔ)償或抵消鑄坯的凝固收縮量。這樣一方面可消除或減少鑄坯收縮形成的內(nèi)部空隙，抑制枝晶間富集溶質(zhì)元素的殘余鋼液向鑄坯中心橫向流動(dòng)；另一方面輕壓下所產(chǎn)生的擠壓作用還可以促使液芯中心富集溶質(zhì)元素的液相相對(duì)于鑄坯向結(jié)晶器方向流動(dòng)，使溶質(zhì)元素

7、在鋼液中重新分配，從而使鑄坯的凝固組織更加均勻致密，達(dá)到改善和消除中心偏析和中心疏松的目的。3動(dòng)態(tài)輕壓下的關(guān)鍵技術(shù)動(dòng)態(tài)輕壓下的關(guān)鍵技術(shù)動(dòng)態(tài)輕壓下的關(guān)鍵技術(shù)主要包括在線動(dòng)態(tài)熱跟蹤模型、動(dòng)態(tài)二冷配水模型以及動(dòng)態(tài)輥縫實(shí)施模型。3.1在線動(dòng)態(tài)熱跟蹤模型在線動(dòng)態(tài)熱跟蹤模型連鑄過程中鑄坯凝固滿足如下方程：)()()(yTkyxTkxTTceffeffeff??????????????（1）在結(jié)晶器區(qū)，熱流密度假設(shè)為拉速和距彎月面長度的函數(shù)，Davi

8、es提出并用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了如下公式：93.03.11exp91.0)(exp64.2?????ssvzvzQ（2）二冷區(qū)內(nèi)，鑄坯表面到其周圍的傳熱方式有三種：傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射，所以，邊界條件為：)()(ambientsurfaceeffsurfaceeffTThnTk?????第四屆發(fā)展中國家連鑄國際會(huì)議（CCC’08）過程中位移、應(yīng)力應(yīng)變及判定內(nèi)裂紋形成的基礎(chǔ)。鑄坯的受力來自兩個(gè)方面：由自身溫度不均勻產(chǎn)生的熱應(yīng)力和外加載荷產(chǎn)生的機(jī)械力。熱

9、應(yīng)力的計(jì)算關(guān)鍵要了解鑄坯在不同溫度下的瞬時(shí)膨脹系數(shù)。只有明確了鑄坯隨溫度變化的彈性模量和與溫度及應(yīng)變率相關(guān)的屈服應(yīng)力，才能進(jìn)行鑄坯的應(yīng)力應(yīng)變計(jì)算。4作者開發(fā)的動(dòng)態(tài)輕壓下系統(tǒng)介紹作者開發(fā)的動(dòng)態(tài)輕壓下系統(tǒng)介紹系統(tǒng)采用CS（客戶端服務(wù)器）架構(gòu)，如圖1所示，客戶端提供人機(jī)可視化界面，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的顯示、修改和其它操作等，服務(wù)器負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、溫度場實(shí)時(shí)模型計(jì)算、輥縫動(dòng)態(tài)實(shí)施模型計(jì)算以及與現(xiàn)場一級(jí)系統(tǒng)的交互?？蛻舳伺c服務(wù)器以及服務(wù)器與現(xiàn)場一級(jí)系

10、統(tǒng)均采取TCPIP協(xié)議。圖1動(dòng)態(tài)輕壓下系統(tǒng)架構(gòu)動(dòng)態(tài)輕壓下系統(tǒng)架構(gòu)Fig.1Systemstructureofdynamicsoftreduction系統(tǒng)由在線動(dòng)態(tài)熱跟蹤及動(dòng)態(tài)二冷配水模型（圖2）和動(dòng)態(tài)輥縫實(shí)施模型（圖3）兩部分組成。在線動(dòng)態(tài)熱跟蹤及動(dòng)態(tài)二冷配水模型可以在連鑄生產(chǎn)過程中實(shí)時(shí)采集二冷水、拉速等澆鑄條件在線實(shí)時(shí)計(jì)算板坯的溫度分布情況(包括坯殼、糊狀和液狀區(qū)的溫度及位置)，為二次冷卻水的優(yōu)化配水提供溫度參數(shù)，并最終計(jì)算出鑄坯溫度

11、場、中心固相率和凝固終點(diǎn)位置，為動(dòng)態(tài)輥縫實(shí)施模型提供參數(shù)。圖2在線動(dòng)態(tài)熱跟蹤及動(dòng)態(tài)二冷配水模型在線動(dòng)態(tài)熱跟蹤及動(dòng)態(tài)二冷配水模型Fig.2Thermalanalysissecondwatermodelonline動(dòng)態(tài)輥縫實(shí)施模型根據(jù)在線動(dòng)態(tài)熱跟蹤模型提供的中心固相率和凝固終點(diǎn)位置確定最佳壓下參數(shù)，包括壓下量、壓下位置及壓下速率等，設(shè)定輥縫入口及出口值，實(shí)施動(dòng)態(tài)輕壓下。5.計(jì)算結(jié)果與分析計(jì)算結(jié)果與分析為了驗(yàn)證模型的合理性，以國內(nèi)某鋼廠為例，

12、對(duì)其穩(wěn)定澆鑄狀態(tài)下的鑄機(jī)的溫度場進(jìn)行模擬，并與現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比和分析，以驗(yàn)證所建立的在線動(dòng)態(tài)熱跟蹤模型的合理性和可行性，連鑄機(jī)參數(shù)及鋼的物性參數(shù)如表1和表2所示。描述值鑄坯斷面230mmX1600mm冶金長度30m結(jié)晶器長度0.8m零段0.77m扇形段134.5m扇形段465.03m扇形段71.82m扇形段81.82m扇形段91513.1m表1連鑄機(jī)參數(shù)連鑄機(jī)參數(shù)Table1Geometryparametersofacontinuo

13、uscaster描述值固相線溫度（K）1778液相線溫度（K）1799潛熱（Jkg）2.85x105拉速（mmin）1.23澆注溫度（K）1819比熱（JkgK）固相710液相682熱傳導(dǎo)率（WmK）773~1107(K)64.40.044(T)1107~Tsol15.90.0115(T)Tsol~TliqK2(1βfL2)各二冷區(qū)水量鋼種及化學(xué)成分拉速、澆注溫度及鑄坯斷面溫度場在線實(shí)時(shí)計(jì)算計(jì)算各個(gè)二冷區(qū)水量二冷實(shí)時(shí)控制鑄坯溫度場凝固終