板坯连铸轻压下过程的数值模拟

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连铸技术已经成为当前粗钢生产的主要手段,连铸坯内部的缺陷主要有中心偏析和中心疏松,这都会严重影响铸坯质量。当前解决中心偏析和中心疏松的主要手段是动态轻压下,它对解决铸坯内部质量问题有着较好的效果,因此在世界范围内得到了广泛的应用。轻压下效果的达到,需要确定有效的压下参数。压下参数包括压下位置、压下率、压下量。为了达到压下参数所需的要求,需要得到不同工艺参数条件下,铸坯轻压下过程中的应力应变的分布,研究其分布及变化规律。因此,根据涟钢板坯连铸机的工艺情况,确定了基本传热方程、应力应变方程、热物性参数、力学参数、边界条件等,并做了以下研究工作:1)运用有限差分法,建立板坯连铸的凝固模型,计算不同工况下的凝固末端位置,分析生产工艺条件对铸坯凝固末端位置的影响2)运用有限元法,建立板坯连铸轻压下的模型,计算了不同工况下铸坯的应力应变分布,分析了铸坯轻压下过程中的变形特点,等效应力和等效塑性应变的分布及变化规律。此外,还在涟钢板坯连铸机上进行测温实验和射钉实验,获得铸坯表面温度以及坯壳厚度的现场数据,以和模拟结果进行对比。以上研究表明,凝固末端的位置与拉速、过热度、比水量之间存在着线性的关系。在压下量分别为2mm和2.5mm时,凝固末端的前沿所受的应力均小于临界应力,不易产生内裂纹。铸坯所受的应力随着压下量的增加而增加,而随着拉速的增加而减小。在铸坯宽度方向上,压下量的变化对铸坯应力变化的改变要显著的多,而在厚度方向上压下量与拉速对铸坯应力变化的影响区别不大。在轻压下过程中,铸坯所受的应变总体较小,液芯部分承受了轻压下过程的主要应变,坯壳部分的应变则甚微。铸坯的应变沿宽度方向几乎无变化,而在拉坯方向和厚度方向上的变化较大。同时,在轻压下过程中,铸坯角部、宽面、窄面所承受的应变增长速度也不尽相同,其中角部应变增长速率最快,宽面和窄面应变增长速率较慢,并且二者差距不大。对于Q235B钢种连铸过程,在其表面温度为900℃~1000℃之间进行轻压下比较合适。
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