连铸板坯的鼓肚变形与应力分析

以粘弹性薄板为模型，应用材料流变学理论及弹性薄板理论，分析计算了连铸板坯在钢水静压力与不均匀温度场作用下所发生的鼓肚变形与应力。计算结果与宝钢板坯连铸机的设计公式所得结果相吻合。此外，还得出了铸坯对夹辊的作用力。     

连铸板坯鼓肚变形量的计算

对国内常见的计算连铸坯壳鼓肚变形量的几个主要近似公式进行了评价，并根据蠕变定律建立了新的物理意义更为明确的计算公式。对宝钢生产的连铸坯进行计算表明新公式计算结果可靠，弥补了原公式的不足。     

板坯连铸三维鼓肚变形仿真研究

通过建立板坯连铸凝固过程的传热模型,获得板坯冷却传热过程的坯壳生长情况,在此基础上利用有限单元法建立了坯壳三维鼓肚变形仿真分析模型。针对实际铸机的设备和工艺状况,计算了板坯凝固过程的鼓肚变形情况,并就三维仿真分析的特点进行了分析。     

板坯连铸铸坯鼓肚变形的仿真研究

合理的控制影响铸坯质量的鼓肚量,有利于铸坯质量的提高。根据板坯实际生产,利用有限元法模拟凝固过程并建立二维热机耦合鼓肚模型,分析了拉速与二冷引起的蠕变时间、坯壳厚度及铸坯温度的变化对鼓肚的影响,为实际生产提供参考。     

连铸板坯的鼓肚应变速率

本文建立了新的连铸板坯鼓肚变形的计算模型，与原有的模型相比，该模型更接近于坯壳变形的实际情况，并且还可求出坯壳应变速率的值，结合钢的临界应变与应变速率的关系，可为确定连铸机的辊距提供更为科学的理论依据。     

板坯鼓肚的控制

连铸生产过程中鼓肚会导致板坯表面变形，应用数学模型能够控制过量鼓肚，消除发生漏钢的可能性，使铸机以最高拉速生产，明显提高其作业率。     

连铸板坯内裂纹的防止

分析连铸板坯内裂纹的产生原因，着重讨论了中心裂纹和三角区裂纹在不同受力条件下的生产机率，认为鼓肚肚就变是导致连铸板坯内裂纹产生的主要原因。根据这一分析结果在实际生产中进行有针对性的技术改进，应用表明严格控制夹辊开口度、采用轻压下技术以及适当降低二次冷却强度有肋于减少中心裂纹的出现。     

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。     

对一种连铸板坯异常变形的分析

针对梅钢2号板坯连铸机铸坯在高拉速条件下发生的一次异常变形进行分析，对引起铸坯异常变形的机理及原因进行了详细的阐述，为防止重复发生此类铸坯缺陷积累了生产实践经验。     

辊子错位对铸坯鼓肚变形的影响

 由于加工、安装、变形与磨损等原因,连铸机辊列中的辊子会偏离设计位置而产生错位,这对铸坯鼓肚变形产生较大影响。基于高温铸坯黏弹塑性本构方程,建立两辊间距内的铸坯坯壳动态鼓肚数学模型,并利用模型计算试验铸机的铸坯坯壳鼓肚曲线,依照实测数据验证了模型的有效性。根据奥钢联工业连铸机的设备及工艺参数,计算铸机不同扇形段内铸坯坯壳在不同辊子错位量情况下的鼓肚变形,并讨论在辊子发生错位的情况下辊间距对铸坯坯壳固液交界面处最大应变的影响,并给出铸机辊间距的确定方法。     

宽厚板坯窄面鼓肚分析及解决措施

重钢3#连铸机浇300 mm厚16Mn系钢时窄面出现高达7～8 mm的鼓肚,分析发现浇注过程中存在结晶器窄面冷却强度弱、窄面锥度太小、窄面足辊跑锥等问题。通过对窄面足辊结构、结晶器锥度设定、窄面足辊与窄面铜板对弧、窄面足辊二冷水等参数进行优化,保证整个结晶器工作正常。实践表明,改进后结晶器最大跑锥0.5 mm,铸坯窄面鼓肚小于2 mm。     

双流板坯侧面鼓肚与边角挂钢原因与对策

通过对柳钢六台板坯连铸机生产工艺和结晶器工况进行对比研究,分析了7#板坯铸机生产低碳系列钢种出现铸坯侧面鼓肚和铸坯的边角部挂钢纵裂原因。通过调整侧辊喷淋喷嘴型号,改善结晶器出口坯壳冷却效率,增加宽面铜板夹紧力,加强角缝检查清理等措施,解决了铸坯侧面鼓肚和铸坯的边角部挂钢纵裂问题。     

连铸机二冷配水对铸坯鼓肚的改善

部分生产165 mm×280 mm、165 mm×240 mm的R6和R8连铸机,没有二冷夹持段,在提高拉速后铸坯易出现鼓肚现象。通过分析和试验,得出调整和适当增加窄边水量,明显改善了铸坯的鼓肚。通过推导出的坯壳角部最大受力公式,调整凝固系数K值,可防止铸坯各边的变形,以改善铸坯鼓肚现象。     

连铸板坯凝固过程的应变分析

通过建立连铸板坯凝固过程的传热模型和采用实测温度数据进行检验,获得了铸坯温度及坯壳厚度的数据.在此基础上建立了凝固过程的应变分析模型,得到了实际工况条件下坯壳所受的拉应变.结果表明,在正常工况下,连铸坯凝固前沿所受的应变很小,铸坯不会产生内部裂纹;当导辊开口度的偏差大于2 mm时,其引起的应变大于鼓肚应变,且凝固前沿所受的应变大于临界应变,内部裂纹发生的可能性很大.支撑辊对中精度是产生内部裂纹的重要影响因素.     

连铸小方坯三维流场的数值计算

以鞍钢第二炼钢厂１１５×１１５ｍｍ小方坯为研究对象，采用有限差分方法，计算连铸小方坯连铸结晶器三维流场，并讨论了不同断面小方坯结晶器流场。     

连铸钢坯一次枝晶间距及“鼓肚”的影响

 探讨了铸坯中一次枝晶间距的变化规律及其“鼓肚”量对枝晶间距的影响。通过确定凝固速度的表达式,定量计算了连铸过程中一次枝晶间距。结果表明,“鼓肚”的存在,使柱状晶生长初期一次枝晶间距出现增大、减小、再增大的周期性变化趋势,当固液界面向正弦波的波峰处运动的过程中,一次枝晶间距逐渐增大,当固液界面向正弦波的波谷处运动的过程中,一次枝晶间距逐渐减小。“鼓肚”量增加时,一次枝晶间距变化的幅度增大。在凝固的中后期,波峰和波谷处的一次枝晶间距基本相等,表明枝晶进入稳定生长的阶段,此时“鼓肚”对枝晶间距的影响基本可以忽略。计算结果与实验结果基本吻合。