板坯连铸二冷压下工艺的理论研究

发布时间：2020-08-24 12:05

【摘要】：大压下技术与传统轻压下相比,在压下区间,压下位置,压下量等参数上都有着较大区别,必须有针对性的对大压下工艺参数进行理论研究,研究采用ANSYS有限元软件进行数值模拟。本研究首先建立板坯凝固传热的二维模型,对铸坯冷却过程中温度场的变化规律进行探究,并且考虑到生产中二冷工艺参数的波动性,具体研究了拉速、比水量、过热度的变化对板坯凝固温度场及凝固终点位置带来的影响,之后建立板坯压下三维模型,对大压下过程压下行为进行分析。研究发现:不同的二冷参数的变化对凝固温度场的影响情况不同,同时对压下位置的影响情况也各不相同,提高拉速,凝固终点位置后移,增加比水量,凝固终点位置前移,过热度的改变对凝固终点位置影响较小,总体上拉速影响最大,其次是比水量的影响。压下过程中的应力集中在与辊子接触的铸坯上表面,并且随着压下辊压下次数的增加,应力值也在累加,铸坯表面同一位置的应力变化随压下进行呈波浪形变化。压下完成时,板坯同一断面上的压下位移量从表面到中心逐渐减少,压下量能够传递到铸坯的中心位置,当压下量为20mm时,铸坯中心处的形变量达到1mm;角部位置的应力最高,其等效应力达到480Mpa,说明在压下过程中角部是最为容易产生裂纹的位置。大压下实施过程中,铸坯出现一定的宽展,且随着压下量的增大,宽展量大幅增加,产生最大宽展的区域为铸坯角部。当压下量为20mm时,铸坯的宽展量为34.5mm;而当压下量为30mm时,铸坯的宽展量达到58.8mm。由于铸坯在承受大压下时发生的是弹塑性变形,因此在压下过程中若欲实现某一特定压下量,需将辊子压下更大的量方能实现。当目标压下量为20mm时,五个辊子的总压下量需达到24mm;当目标压下量为30mm时,五个辊子的总压下量需达到36mm。
【学位授予单位】：华北理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TF777.1
【图文】：

铸坯凝固,组织形貌

第 1 章文献综述部主要质量缺陷与改善措施内部主要存在的质量缺陷包括中心偏析、中心疏松和相伴相生[3]，如果这些质量问题不能够得到有效的解决材的使用带来影响，制约着钢质量的提升。析和疏松的形成机理溶质元素由于溶解度不同，在溶解的过程中部分元素一部分溶质析出，这种溶质元素在固液相中的再分配现部位属于凝固的最后位置，因此 C、S、P 等这些易偏固组织结构与模铸组织结构类似，图 1 是铸坯凝固组织

扇形段,分节,辊压

态轻压下存在的局限性，由奥钢联（VAI）在 20 率先将其发展为具有远程动态控制辊缝收缩的新技术（Dynamic Soft Reduction），这是一种在离凝固法，在较低固相率的位置便开始调整辊缝距离提供产的智能化和对二冷工艺参数进行了综合考虑，能渐成为改善铸还中心偏析和中心疏松常被采用的有以使铸坯中心部位富集溶质的溶液反向回流，同时缩量，压合空隙，消除中心疏松和中心偏析[21]。的方式有很多，具有代表性的是小辊径分节辊扇子分布如图 2 所示。该方法改变了大辊径的布置方组成，并对辊子进行分段。该布置方法的好处是可巨大应力，同时减弱对辊子的挠曲现象。该方法首实践中取得良好的效果，之后获得了更大范围的推

示意图,日本,工艺,示意图

第 1 章文献综述在生产同样厚度的优质厚板材时，就可以大大降低连铸坯的厚度，甚至可铸坯代替模铸坯，实现优质厚板的高效生产[23]。近年来，造船业、高压容器、核能等一系列高端化、大型化的工程建设得对高质量中厚板的需求量越来越大，因此中厚板铸坯的中心质量问题亟决，这促使了该领域的研究也得到了越来越多的关注。在日本住友金属，一种采用多排辊对凝固末端实施大压下的方法，该工艺称为 PCCS（Potrol of Casting Slab）[24,25]，经试验表明压下区间位置在固相率大于 0.8 以佳。在后续工艺中对坯料轧制时采用轧制压缩比为 2 左右就可生产出优图 3 为该技术压下位置示意图。该方法将厚板坯的中心疏松降低到常规方左右，将厚度为 300mm 的连铸板坯在配合轧制压缩比为 2 的条件下，生mm 的优质特厚板。

【参考文献】