板坯连铸矫直过程角部数值模拟及应用

发布时间：2020-05-26 07:00

【摘要】：本文简述了板坯连铸矫直过程中的角部横向裂纹(简“角横裂”)的形貌及危害,并总结了角横裂的形成机理及产生的影响因素,对现阶段对角横裂的防治理论进行归纳和比较。现阶段对角横裂的防治主要可分为强冷措施和弱冷措施,通过改变铸坯角部的形状从而影响铸坯散热属于弱冷措施。为全面考察铸坯不同角部形状在连铸过程矫直段的温度和力学情况,本文通过有限元分析方法计算了不同倒角角度和倒角面长度的铸坯在矫直段的温度分布及应力、应变情况。通过对矫直段铸坯角部温度的模拟,发现倒角面长度对温度数值的大小影响较大,随着倒角长度增大,角部温度逐渐提高;倒角角度对温度的分布趋势影响较大,随着倒角角度增大,宽面角温度逐渐升高,窄面角温度逐渐降低,角部温度最低点逐渐由宽面角转移至窄面角;倒角铸坯比直角铸坯角部温度分布更均匀。倒角面越大,倒角角度越接近45°,角部温度分布越均匀。倒角铸坯提高角部温度明显,倒角铸坯角部温度普遍高于常规直角铸坯温度50℃以上,达到900℃左右。基本避开钢的脆性区间,大大提高铸坯的热塑性。通过对矫直段铸坯角部应力、应变模拟,发现直角铸坯在靠近角部的窄面上有应力、应变集中现象,倒角坯在倒角面上及靠近宽面角的铸坯内部有应力、应变集中现象,角部形状的变化会影响应力、应变集中点的大小和范围。倒角坯对通过提高角部温度改善铸坯热塑性效果明显,倒角坯同时会改变铸坯角部应力、应变值。最后通过计算和工业实验实际效果得出,在倒角角度22°~38°,倒角面长度40~80 mm的铸坯塑性较好,作为主要倒角设计参考范围,在保证铸坯角部温度满足的情况下优先选择小角度和大倒角面。
【图文】：

角横裂,形貌,铸坯表面,横向裂纹

1. 绪论在钢铁生产繁杂的工序中，，钢铁的质量受到多种因素的影响，有时会形成一些缺陷，这些缺陷若得不到及时处理必然影响到后续工艺。角部横裂纹就是在连铸生产过程中产生的一种铸坯表面质量缺陷。1.1 角部横向裂纹1.1.1 角部横向裂纹简介在连铸过程中，尤其是中厚板坯连铸的过程中，铸坯表面角部有时会出现垂直于拉坯方向且开口向外的开放性裂纹（如图 1.1），裂纹长度约 5~20 mm，深度 0.5~4 mm。可以看出，这种裂纹发生在铸坯的内外弧与窄面的交界处，垂直于拉坯方向向铸坯表面中心延伸，通常我们把这种裂纹称之为角部横向裂纹（以下简称“角横裂”）[1-3]。

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图 1.2 现代钢铁生产的一般流程在现代钢铁冶金中，长流程和短流程产生的钢水一般都经连铸过程生产铸。连铸，自其诞生以来就展现出比模铸更强的优越性。其高速便捷的生产方式得冶炼流程更加紧凑。目前为止我国除少数钢厂外，绝大多数已实现全连铸。连铸机生产的铸坯，不经堆垛冷却，直接由传送辊送入热轧车间进入加热炉，后进行轧制。连铸减少了模铸开坯、堆垛的时间，使生产流程更加高效紧凑[5]。角横裂是在连铸过称中的产生的，角横裂的出现打断了钢铁生产的连续性。在角横裂的铸坯不得不在连铸结束时进行堆垛冷却，然后用火枪进行人工切角理（图 1.1b），这种低效率的处理方式不仅浪费材料，浪费了大量的劳动力，严重的是它打断了炼铁→炼钢→连铸→热轧高效紧凑的生产流程，使得钢铁生的时间大大延长,这在很大程度上也降低了生产效率[6-8]。.1.3 角横裂对铸坯质量的影响
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TF777.1

【参考文献】