板坯连铸带液芯轻压下过程的力学分析

利用热力学耦合模型对板坯连铸带液芯轻压下过程的铸坯变形抗力、拉坯阻力及其变化特性进行了理论计算.分析比较了不同轻压下和连铸过程工艺参数的影响.结果表明压下量、压下速率、拉坯速度及坯壳温度对铸坯变形抗力和拉坯阻力均有很大影响.计算结果为实际板坯连铸带液芯轻压下工艺设计提供了依据.     

薄板坯连铸带液芯轻压下技术

就薄板坯连铸带液芯轻压下过程的设备条件、控制系统、工艺要求、生产操作方式、铸坯的质量等做了简要的概述。结构合理的扇形段和能力恰当的液压缸、先进的PLC控制系统是轻压下的技术关键;稳定及合适的连铸工艺亦是带液芯轻压下不可缺少的基本前提;扇形段采用平行缓慢方式挤压带液芯的铸坯是稳定生产的有效措施;薄板坯连铸带液芯轻压下对铸坯质量的影响比较小。     

微合金钢薄板坯连铸边角裂纹控制

微合金钢薄板坯连铸过程高发边角部裂纹,致使热轧卷板边部产生翘皮、烂边等质量缺陷,是钢铁行业的共性技术难题。本文立足于某钢厂QStE380TM低碳含铌钛微合金钢薄板坯连铸生产,检测分析了铸坯角部组织金相结构与碳氮化物析出特点、不同冷却与变形速率条件下钢的断面收缩率,并数值仿真研究了不同结构结晶器和二冷区铸坯温度与应力的演变规律。结果表明:微合金钢薄板坯连铸过程存在明显的第三脆性区,且变形速率越大,第三脆性区越显著。传统薄板坯连铸工艺条件下,结晶器的中上部及其出口至液芯压下段的二冷高温区,铸坯角部冷速较低,致使其组织晶界含铌钛微合金碳氮化物呈链状析出。铸坯在液芯压下过程,低塑性角部因受较大变形与应力作用而引发裂纹缺陷。实施沿高度方向有效补偿坯壳凝固收缩的窄面高斯凹型曲面结晶器及其足辊区超强冷工艺,可分别提升铸坯角部冷速至10和20 ℃·s?1以上,从而促使铸坯角部组织碳氮化物弥散析出,并促进铸坯窄面在液芯压下过程金属宽展流动而降低角部压下应力,大幅降低了微合金钢薄板坯边角部裂纹发生率。      

连铸轻压下过程的热力分析

以D32船板钢250 mm×2 400 mm连铸坯为研究对象,借助ANSYS数值模拟软件建立铸坯在轻压下过程中的热力耦合模型,模拟分析了在轻压下过程中铸坯的变形特点和应力分布规律,为深入解决轻压下过程中铸坯芯部未完全凝固区的温度、相变、收缩等状态较强的指导意义。研究表明,二冷第9段至第11段辊缝逐渐收缩,铸坯厚度方向累积压下量逐渐增大,达到压下的目的;夹辊辊缝的持续缩小,使得铸坯芯部未凝固区被持续挤压减小,铸坯内部未凝固(液芯)部分主要来承担压下辊对铸坯所实施的作用;在轻压下实施过程中铸坯横断面各位置等效应力大小分布为角部宽面窄面。     

坯壳鼓肚对铸机矫直区内铸坯变形的影响

 在连铸机辊列矫直段,带液芯铸坯的坯壳同时受钢水静压力与矫直力的作用,坯壳固液交界面处的矫直应变与鼓肚应变发生叠加。如果总应变超过临界值,就会发生内裂。确定矫直区坯壳固液交界面处的应变与应变速率,对铸机辊列设计与工艺参数的设定有重要的意义。基于高温坯壳力学特性,建立了连续矫直理论中铸坯坯壳变形的数学模型。利用该模型计算坯壳鼓肚变形,并与实测数据进行对比,验证了模型的有效性。根据某厂由奥钢联设计的工业板坯连铸机的辊列参数,利用该模型计算铸坯横截面的应变与应变速率。最后分析了不同辊间距与不同拉坯速度情况下矫直区内铸坯坯壳固液交界面处的应变速率变化规律,结合不同钢种的临界应变速率得到铸机矫直段辊间距的取值范围。     

薄板坯连铸连轧液芯压下工艺研究

针对薄板坯连铸工艺中的关键技术液芯压下特点,选取沿柱状晶方向的铸态钢试样分别在不同温度和应变速率下进行热压缩模拟试验,为液芯压下结构提供材料高温流变应力模型。通过建立液芯压下过程数值模型,研究和分析液芯压下工艺中铸坯变形特征和凝固坯壳的应力应变分布规律,以及液芯形态变化情况。为了找到薄板坯连铸液芯压下工艺的最佳工艺参数组合,对坯壳厚度、压下量和辊间距三个参数进行优化设计。通过建立响应面来构造液芯压下近似模型,描述各工艺参数与液芯压下结果之间的关系。在近似的模型的基础上,利用遗传算法,通过全局最优优化算法寻找出构造近似模型的最优解,从而得到板坯液芯压下最佳工艺参数组合,并进行了压下试验。     

薄板坯连铸连轧的液芯压下技术

介绍了国内外薄板坯连铸连轧流程中液芯压下技术的发展与应用情况,分析了液芯压下过程中铸坯的凝固机理以及变形的应变特点,并根据铸坯的凝固机理和坯壳凝固前沿的应变条件,提出了确定单辊压下量、压下量分配和总压下量的基本方法。     

带液芯轻压下变形特征的视塑性研究

用视视塑性（网格）方法研究了铜复铅芯模拟样品轧制时的变形行为,与无铅芯的样品进行了比较,由此了解带液芯连铸坯轻压下时的变形特征。研究结果表明,坯壳的延伸与宽展均随轻压下量的增加而增中,但都较无液芯时小得多;液芯率大时,宽向变形以坯壳的“失稳外凸”为主,液芯率小时,则以坯壳侧壁的镦粗增厚”为主;铸坯的厚向变形基本上由液芯的减薄承担。     

珠钢CSP薄板坯凝固层厚度研究

结合珠钢生产实际情况，采用射钉法来测定二冷区不同位置的凝固坯壳厚度，试验结果表明，4．8m／min拉速下铸坯液芯长度为4820mm，4．5m／min拉速下铸坯液芯为4490mm，两种拉速下连铸坯坯壳厚度的实际测量结果与凝固传热模型计算结果一致。整个凝固过程坯壳厚度生长符合平方根定律。     

带液芯轻压下附加拉坯力估算

把连铸坯带液芯轻压下视为由坯壳侧壁的轧制变形和坯壳大面的弯曲变形两部分组成。分别推导上述两个过程的附加拉坯力。讨论了影响各道次附加拉坯力的因素。分析了协调变形和蠕变对计算结果的影响     

Optimisation of pinch roll load in thin slab continuous casting

Abstract

An analytical model has been developed to investigate the optimum pinch roll load and resulting slab thickness reduction during the continuous casting of a steel, constant thickness, thin slab in a vertical type machine. The pinch roll unit consists of two driven pinch roll sets, which support the solidified hot slab weight and take up the reaction forces owing to slab bending. Optimum conditions prevail when the pinch roll load required to support the slab weight is equally shared by the two pinch roll sets and has the minimum value allowing proper control of the slab speed. The model has been validated by being applied to an existing industrial case of thin slab continuous casting of plain low carbon steel. The effects of pinch roll radius, slab thickness, casting speed, slab temperature and the material carbon percentage on minimum pinch roll load and slab thickness reduction ratio have been investigated. Expressions have been obtained for the optimum pinch roll load and slab thickness reduction ratio related to the prevailing process parameters, which the plant operator can directly apply to determine the optimum pressure setting for the hydraulic cylinders fitted to the movable roll ends. The bending roll load is shown to be small compared with the pinch roll load.     

不同拉速对薄板坯凝固过程及组织的影响

针对薄板坯在凝固过程中容易出现铸坯裂纹、疏松、缩孔等质量问题,以某厂生产的高拉速薄板坯为研究对象,通过建立传热凝固有限元和元胞自动机相结合的CAFE模型,基于ProCAST平台开展凝固传热全过程数值计算,探究不同拉速下的结晶器末端坯壳生长情况、不同拉速对凝固传热过程的温度场和三维凝固组织的影响.结果表明,在不同的拉速下...     

板坯连铸大辊径大压下及低压缩比轧制特厚板

 近年来,国内外科研工作者开发的连铸凝固末端重压下技术在改善连铸坯的疏松、偏析等方面取得了良好效果,但仍存在扇形段小辊径压下厚铸坯时,应变难以渗透到铸坯芯部、不利于中心疏松改善等不足。以高效率、低成本、低能耗获得高质量厚铸坯,并实现低压缩比轧制高质量厚规格产品,仍需要进一步探索。为了更加有效地解决厚铸坯连铸凝固过程产生的中心疏松及偏析问题,提出一种全新的宽厚板坯连铸大辊径大压下(BRHR)技术并研制了BRHR设备,在宽厚板坯连铸生产线上安装、调试并运行两年多,同时配套开发了宽厚板坯连铸工艺过程预测与控制系统、二冷水工艺优化控制技术。结果表明,开发的BRHR装备与技术有利于压下应变渗透到铸坯芯部,在连铸生产线上利用凝固末端或刚完全凝固(固相分数f_s=1.0)形成的大于500 ℃或大于400 ℃的大梯度温度场实施大直径辊大压下,可以显著改善宽厚板坯中心缺陷。生产实践证明,采用BRHR装备与技术使厚度为400 mm的宽厚板连铸坯缩孔、疏松及偏析得到显著改善,结合轧制工艺优化以1.90~2.53的极低压缩比轧制生产出厚度为150~200 mm的高质量特厚板,这对低成本、短流程生产高质量特厚规格产品及节能减排意义重大。     

400mm厚连铸坯轧制时缺陷的压合模拟

对某宽厚板厂最新投产的400mm连铸坯,以刚-粘塑性有限元模拟分析了其轧制Q345特厚钢板时的缺陷压合过程和临界压合条件。结果表明：在足够的压下率下,特厚板中心矩形裂纹能够被压合;缺陷尺寸、轧辊半径和坯料厚度对缺陷压合影响很大。缺陷尺寸和轧辊半径越大、坯料厚度越小,压合所需的临界压下率越小;在1120mm×4300m...     

天钢连铸板坯中心裂纹的成因分析

针对天钢炼钢厂在连铸生产中出现的中心裂纹,结合VAI动态辊缝模拟软件、铸坯凝固过程应变理论及天钢炼钢厂的生产实践,分析了产生铸坯中心裂纹的影响因素.在设备方面,辊缝超差,特别是凝固末端辊缝超差是造成中心线裂纹的主要原因.在工艺方面,铸坯在冷却过程中,由钢水成分、浇注温度以及拉速变化引起的相变降低了钢的高温塑性.在外力作用下,坯壳承受的应力之和超过了钢的允许强度和应力时,铸坯就会产生裂纹.     

1650板坯压下过程热/力学行为及压下工艺优化

为了控制梅钢1 650板坯连铸包晶钢过程铸坯内裂纹发生,基于梅钢1 650板坯连铸机生产实际,建立了1 560mm×230mm断面包晶钢铸坯凝固过程三维热/力耦合有限元模型,揭示了铸坯凝固过程各冷却区内的温度场分布规律和铸坯压下过程应力与变形行为演变规律。结果表明,铸坯在结晶器及零段内冷却强度大,沿拉坯及其垂直方向的温度分布梯度大;在实施铸坯凝固末端压下过程中,铸坯宽面中心与宽向1/4处的表面变形及应力变化较为同步,且靠近铸坯内弧侧凝固前沿的塑性应变最大,铸坯应力最大值集中在角部区域;目前梅钢包晶钢连铸压下区间设置不当,易引发铸坯产生内部裂纹。     

中薄板坯连铸机结晶器的主要特点及其技术进步

介绍了薄板坯和中薄板坯连铸机结晶器的形状和主要特点,对比分析了不同类型结晶器内钢液的表面积、钢液流动、结晶器传热、薄板坯厚度、拉坯速度等对连铸过程和铸坯性能的影响,讨论了鞍钢ASP采用的先进技术,指出近年来新建和改造的薄板坯连铸机结晶器厚度呈现增加的趋势,从而解决了设备运行的一些问题,改善了铸坯质量。     

板坯连铸过程数值模拟分析

基于传热学基本原理、凝固理论和有限单元法,建立了凝固传热有限差分数学模型,对连铸凝固全过程进行模拟分析,结果表明,拉速越大,铸坯中心及表面温度越高,出结晶器坯壳厚度越薄;过热度增大,铸坯中心及表面温度均上升,出结晶器坯壳厚度减薄;冷却水量相对增大时,铸坯出结晶器坯壳厚度增大,二冷区温度下降较快。连铸坯凝固模型可用来确定常规拉速范围及不同拉速下的凝固壳厚度、凝固末端位置以及铸坯表面温度分布。