方坯连铸疏松及宏观偏析的模拟研究

发布时间：2024-06-30 21:30

　　连铸过程铸坯内部质量控制是制约产品性能的关键。在各类铸坯内部质量缺陷中,宏观偏析及中心疏松历来都是核心问题。有鉴于此,为控制铸坯内部疏松及偏析缺陷,提升连铸坯内部质量,本文对方坯连铸过程疏松和偏析的形成及控制开展了一系列研究。建立数学模型对方坯凝固过程中心疏松的形成进行了分析预测。结果表明,在本文研究工况下,铸坯中心宏观疏松尺寸可达2.52 mm。在此基础上,开展工业实验,系统研究了凝固末端重压下技术对方坯中心疏松的影响。实验结果表明,凝固末端重压下可以显著地改善铸坯中心疏松,大压下量和高中心固相率均有助于中心疏松的改善,并且改善效果明显优于轻压下技术。针对本文的实验铸机和钢种,在中心固相率0.7以后的位置实施10 mm以上的压下量可以将方坯疏松度值由1.5降至0.5以下。基于连续混合模型建立了三维流动-热-溶质传输模型,模拟连铸坯溶质元素的分布。结果表明,铸坯内部不同溶质元素分布特点基本相同。受钢液对流、溶质再分配的作用,凝固完成后,预测所得铸坯中心区域C偏析指数最大为1.36,而两侧为负偏析区。对于弧形铸机,溶质分布受热溶质浮力的影响,中心偏析最大值并未出现在铸坯几何中心,而是向外...

【文章页数】：137 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图２－１连铸方坯典型低倍组织??

形成几乎是不可避免的。通常认为中心疏松的形成与连铸过程铸坯凝固控制??直接相关：在凝固末端由于凝固收缩产生孔洞，而这些孔洞并不能完全被钢??液补缩，未被补缩的部分最终会在铸坯内部演变为疏松。如图２－１所示为典??型的连铸方坯纵剖面低倍组织［２］，可以看出在铸坯内部中心线位置存在明....

图２－２计算所得中心疏松补缩所需压力??

位置的固相率。而后，将传热计算结果与流动模型耦合（达西定律及渗透率），??以确定补缩所需的局部压力，并且以实际压力是否达到补缩所需局部压力为??标准判定疏松是否形成，如图２－２所示。以此为依据，对三个不同的中心疏??松判据参数进行了评估：Ｇ铸件中心线温度梯度、Ｇ／＃、Ｐ铸件中心线....

图２？４连铸过程铸坯中心和表面温度变化曲线??

??例由固相率－温度曲线和总凝固收缩量确定，如图２－３所示。??—Ａｖ＾?ＴＴ??（?Ｐｏｒｏ？ｔｉｖ??！????■?Ｃ５３Ｓ??￣｜?Ｅｉ？ｐｔｙ?（ａ）?■?Ｃ４４４??１３００?Ｐ?？〇?■?０２８７??１２００?，？－、?…???■?０Ｖ＞??１１００?Ｈ?ＣＣ４９??....

图２－３疏松结果（ａ）实验所得疏松分布和（ｂ，ｃ）无置纲Ｎｉｙａｍａ判据预测结果??

??例由固相率－温度曲线和总凝固收缩量确定，如图２－３所示。??—Ａｖ＾?ＴＴ??（?Ｐｏｒｏ？ｔｉｖ??！????■?Ｃ５３Ｓ??￣｜?Ｅｉ？ｐｔｙ?（ａ）?■?Ｃ４４４??１３００?Ｐ?？〇?■?０２８７??１２００?，？－、?…???■?０Ｖ＞??１１００?Ｈ?ＣＣ４９??....

本文编号：3999096