大圆坯连铸轻压下有限元分析

基于某钢厂的铸机条件,建立了大圆坯连铸轻压下的有限元模型,得到了不同压下量下铸坯变形规律。结果表明:(1)?800 mm在固相率0.35时,单辊压下量需大于10 mm,压下效果才能传递至铸坯芯部。(2)根据连铸机的设计标准,当铸坯表面应变值超过0.015时,铸坯表面极容易产生裂纹,即单辊的最大压下量不应超过8 mm。所以常规方式生产的圆坯不适合于实施轻压下工艺。通过调整工艺手段或者增加设备使圆坯便于轻压下,需在后续工作中进行研究。     

大方坯轻压下过程有限元法模拟研究

应用MSC.Marc有限元软件对不同压下量和不同坯壳厚度时的轻压下过程应力应变进行了模拟研究.研究结果说明轻压下在坯壳厚度较厚、压下量较小时铸坯所承受的应力与产生的应变较小,结合不同拉速条件下的铸坯进行了凝固模拟研究结果,分析不同压下工艺条件下铸坯的变形规律,得到了合理的压下位置与压下量.研究结果为优化轻压下工艺提供了参考,还可以优化铸坯压下的变形分布,提高铸坯的内部质量.     

动态轻压下技术在板坯连铸机上的应用实践

轻压下可显著改善铸坯中心偏析与缩孔、疏松缺陷。以某公司新改建投产的板坯连铸机为对象，针对其二冷传热、理论压下量与压下效率开展了理论计算研究，并在此基础上开展了现场试验。结果表明：拉速对铸坯表面温度、压下区间和理论压下量无显著影响，但拉速增加0.1 m/min,两相区增长0.75 m,结晶器出口坯壳厚度减薄约0.5 mm;铸坯中心固相率f_s由0.3增加至0.9时，Q345压下效率由35%近似线性降低至6.7%。现场试验表明，对200 mm厚度的Q345钢采用6.0 mm压下量时，可更显著的改善其中心偏析与缩孔疏松缺陷，且未引发压下裂纹。     

轻压下对高碳钢小方坯内部质量的影响

为了考察轻压下工艺对高碳钢小方坯内部质量的影响,以高碳钢SWRH72B小方坯为研究对象进行了轻压下工业试验研究。结果表明,当固相率fs大于0.82时,无法消除缩孔和中心碳偏析;多辊压下较单辊轻压下更有利于铸坯内部质量的提升;采用4号辊压下量5 mm,5号辊压下量10 mm,6号辊压下量5 mm的多辊压下可防止压下裂纹出现,同时也能够将铸坯中心的碳偏析平均值稳定控制在1.04;超弱冷(比水量0.40 L/kg)较弱冷(比水量0.65 L/kg)更有利于控制中心碳偏析。     

基于Q235B钢铸坯的动态轻压应用研究

为提高Q235B内部质量,建立铸坯凝固传热模型和动态轻压下模型,利用MSC.Marc有限元软件进行单元网格划分并进行离散求解。结果表明,在拉速由1.4 m/min依次升到1.6 m/min时,出铸机口的热收缩值依次减小0.12 mm和0.14 mm;压下区间随拉速增大而增大但总压下量变化不大;同一固相率fs下,压下效率随着压下量的增加而增加。经钢厂实践,动态轻压下参数优化后铸坯的顶锻合格率达到99.41%、低倍合格率为99.75%,有效改善了铸坯的质量。     

特殊钢大方坯动态轻压下压下量模型研究

根据拉坯方向上质量守恒推导出更加简单且易于数值模拟计算的特殊钢大方坯连铸压下量计算模型R_i=2/37*3~(1/2)(f_(SC,i)-f_(SC,i-1))Th/η,或者R_i=-2△T_(C,i)Th/37*3~(1/2)T_1-T_sη_i.式中,R_i为单个压下辊压下量,(f_(SC,i)-f_(SC,i-1))为中心固相率增量,Th为铸坯厚度,η_i为压下效率,△T_(C,i)为铸坯中心温度增量,T_s和T_1分别为固液相温度。建立了耦合压下量模型的大方坯凝固传热模型,并分析了钢种、断面尺寸、拉速、过热度和比水量对合理压下量的影响。结果表明,在拉坯方向上,由于凝固加速和压下效率减小,铸坯的压下量逐步增大;钢种、铸坯宽度、拉速、过热度和比水量对总压下量影响有限,但铸坯厚度对总压下量影响很大。大方坯厚度每增加30 mm,轻压下量增加1mm。     

大方坯连铸内部缺陷与轻压下工艺研究

针对连铸大方坯内部存在中心疏松与裂纹缺陷的问题,通过凝固传热模型研究其凝固传热过程,从而获得铸坯温度与凝固坯壳厚度分布,以及两相区区间.在此基础上开发了大方坯轻压下工艺,确定了最佳的轻压下区间和压下量.采用优化的轻压下技术,铸坯内部质量得到了明显的提升,基本上消除了中心疏松和裂纹的问题.     

中碳钢连铸板坯动态轻压下的数值模拟

良好的凝固末端轻压下工艺可以有效地改善连铸坯的中心偏析和中心疏松,压下位置的确定是其关键技术之一。为了得到最佳的压下位置和压下量,首先建立了42MH钢凝固传热模型,计算得出铸坯溶质元素C、Si、Mn元素偏析量和钢水粘度与固相率fs的关系,分析得出最佳压下区间为fs=0.60～0.95;其次计算出不同的工艺参数对压下位置的影响,并拟合出相应的线性关系式;最后根据压下位置的选择原则和对铸坯凝固收缩率的计算,在铸机9#扇形段和10#扇形段分别压下2.9、2.8 mm后铸坯并未出现额外裂纹。     

连铸生产高碳钢方坯轻压下技术应用参数的选取

轻压下技术应用于高碳钢方坯连铸中可改善铸坯偏析。压下参数的选取对于轻压下技术至关重要。通过理论分析并结合生产实践经验,认为压下位置在中心固相率为30%~70%、总压下量为4~7mm时,轻压下效果最佳。合理地应用轻压下技术,可以有效地改善铸坯微观及宏观组织。     

重轨钢连铸大方坯凝固末端压下过程的数值模拟

针对重轨钢连铸坯在不同压下量条件下的热/力学行为,利用有限元仿真技术建立三维热力学耦合模型,对方坯在连铸过程和压下过程中的内部缩孔变形行为、铸坯应变分布现象、铸坯的变形行为以及拉矫机所需要的压坯力展开深入研究。结果表明,增大压下量可以将更多的变形量传递至铸坯中心、更好地闭合中心缩孔,但同时所需要的拉矫机压坯能力也更大。应综合考虑生产需求和生产能力,选择最合适的压下工艺,这为方坯的压下工艺制定提供理论和数据支撑。     

热芯大压下轧制大方坯内部孔洞压合及表面裂纹分析

采用热芯大压下工艺可以消除大方坯芯部疏松、缩孔缺陷,然而大方坯应力状态复杂多变,符合大压下变形过程的断裂判据匮乏,制约了热芯大压下工艺的工业化应用。以GCr15大方坯为研究对象,通过设计异形压缩试样获取材料变形时不同的应力状态演化路径,还原了大方坯大压下过程复杂受力情况,建立了适用于热芯大压下轧制工艺的表面裂纹判据;结合大方坯芯部孔洞压合实验有限元模拟,分析了热芯大压下轧制时孔洞形状演变和表面开裂风险。结果表明：得益于热芯大压下大方坯的厚向温度梯度,压下率越大,对于铸坯芯部缺陷的改善效果越明显。当压下率为33.3%时,铸坯芯部孔洞实现完全闭合,且此时铸坯表面实际损伤值低于临界损伤值,不会产生新的表面裂纹缺陷。     

动态轻压下技术对大方坯连铸工艺性能的影响

针对某厂大方坯连铸机,利用力学模拟计算和承载性能实验,研究动态轻压下技术对大方坯连铸工艺性能的影响,得出不同拉矫机实际压下量与设定压下量的关系。结果表明,动态轻压下实施后,铸坯中心缩孔、中心裂纹以及V型偏析明显减少,GCr15铸钢中心碳偏析指数可控制在1.10以内。     

板坯凝固末端轻压下流动与溶质分布的研究

在有限元分析坯壳变形的基础上,采用连续模型研究了轻压下过程中板坯凝固末端两相区的流动与溶质分布.在铸坯凝固末端轻压下直接作用区域,两相区受到压缩,枝晶间富含溶质的液相被挤出,相对于铸坯向液芯方向流动.轻压下之后,铸坯中心区域由糊状区内被压缩的固相及残留的液相构成,中心区域偏析指数下降.凝固末端被挤出的液相重新参与溶质分配过程,铸坯部分区域的溶质浓度有所升高.     

大方坯轴承钢GCr15凝固传热数值模拟

以某钢厂断面尺寸为280 mm×320 mm大方坯轴承钢GCr15为研究对象,借助ProCAST软件,建立了二维大方坯凝固传热模型,研究了拉速、比水量、过热度等工艺参数对铸坯凝固过程的影响,同时通过对铸坯中心固相率的研究,确定了与末端电磁搅拌位置、轻压下区间相匹配的最优拉速。结果表明,拉速的变化对铸坯中心固相率、凝固终点位置的影响最大,比水量的影响较大,过热度的影响最小;拉速每增加0.1 m/min,凝固终点平均增加1.97 m,二冷比水量每增加0.1 L/Kg,凝固终点平均减小0.82 m,过热度每增加10 ℃,凝固终点平均增加0.27 m。最佳拉速为0.85 m/min,此拉速下末端电磁搅拌位置和轻压下区间与铸坯合理的中心固相率相匹配。     

高碳钢凸辊轻压下工艺模型研究与应用

基于国内某钢铁公司一台凸辊轻压下连铸机,采用连铸凝固传热原理和射钉试验验证相结合的方法,建立了一套与实际条件较接近的凝固传热数学模型,并将此数学模型预测的压下区间应用到预应力钢绞线YL82B钢种上,取得了较好的应用效果。结果表明,经过射钉试验结果修正后,数学模型计算结果与实际检测的凝固坯壳厚度和宽面表面温度基本一致;经工业试验验证,YL82B钢种凸辊轻压下较佳的压下区间固相率f为0.38~0.90,此时铸坯的中心偏析、压下裂纹、中心疏松均达到了较理想的效果。     

宽板坯轻压下区固液相凝固收缩模型的研究

根据铸坯坯壳凝固线收缩量与温度变化的关系及两相区固-液相的物质守恒规律,建立了宽板坯固液相凝固收缩模型,利用连铸宽板坯实际生产工艺条件,分析了拉坯速度、浇注温度等因素对铸坯凝固前沿补缩量的影响规律.研究结果表明,同一拉速、浇注温度条件下,铸坯凝固前沿所需补缩量随距弯月面距离的增加而逐渐减小;冷却条件相同,拉速及浇注温度对铸坯凝固前沿所需总补缩量的影响很小;凝固坯壳对减小轻压下作用于凝固前沿压下量的贡献量约为17.2%.     

连铸坯液芯压下工艺

液芯端部微压下工艺能够减轻铸坯中心偏析，微压下量由消除偏析和防止裂纹产生两个因素决定。中厚板坯高速连铸机采用液芯压下工艺可实现薄板坯连铸，为了防止内部裂纹产生，在凝固初期进行压下是有效的。     

轻压下技术压下量对钢偏析的影响

介绍了轻压下技术的作用机理及工艺过程,分析了压下量对铸坯中心偏析及铸坯凝固组织的影响,发现轻压下是先解决两边的偏析问题,最后才是中心区域;在没有超过最大压下量以前,随压下量增大中心偏析程度减小.     

薄板坯连铸液芯压下技术

介绍薄板坯连铸芯压下技术原理,压下厚度的确定方法及不同压下技术的特点。认为液芯压下厚度必须小于铸坯产生内部裂纹的最大压下量,压下后的叠加应变低于产生裂纹的临界应变。压下位置和压下量通过液芯计算、钢种与操作参数确定。     

开发用于板、带连铸机的轻压下技术

日本君津制铁所4号连铸机是板、带兼用连铸机,现正采用凝固末期轻压下技术,生产中心偏析小的高碳钢铸坯。但在轻压下带的后半部由于压下力不足不能确保大的压下量,未能起到完全抑制引起铸坯低倍偏析的钢液流动现象。因此在该连铸机轻压下带的后半部配置车轮状轧辊(disc roll,即呈凸出形的异形辊),有效地利用设备现有的压下能力提高压下量,进一步改善了中心偏析。