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。     

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。     

大圆坯连铸带液芯矫直过程的应力、应变有限元模拟

应用Marc有限元软件对圆坯连铸的连续矫直变形过程进行模拟.以马鞍山钢铁公司大圆坯连铸机为原型,考虑铸坯与辊子的接触状态,建立了圆坯矫直变形模型;模拟分析了大圆坯连铸带液芯矫直过程中坯壳的应力、应变,得到了铸坯在矫直过程中的变形规律,可为铸机矫直工艺及设备设计提供参考依据,从而进一步优化铸坯的矫直变形,以提高圆坯的内部质量和表面质量.     

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。     

板坯连铸过程热收缩变形行为研究

连铸过程铸坯已凝固坯壳因冷却降温发生热收缩变形，该变形是制定连铸机基础收缩辊缝的重要依据。以板坯连铸过程为对象，建立了三维热-力耦合有限元模型，揭示了板坯连铸过程已凝固坯壳沿厚度方向热收缩变形规律。结果表明，浇铸过程中坯壳热收缩变形不断增大，在凝固终点位置热收缩出现短时加速增大趋势，铸机末端位置坯壳宽向中心位置热收缩约8 mm；板坯宽向不同位置热收缩变形存在较明显差异，由宽向中心至铸坯角部方向，已凝固坯壳厚度方向热收缩变形呈先减小后增大趋势。随着拉速增加，相同铸流位置热收缩变形减小，拉速增加0.1 m/min，铸机末端位置的坯壳宽向中心与宽向1/8位置热收缩减小约1.2 mm。研究结果为优化铸机基础收缩辊缝，改善因不合理基础辊缝导致的铸坯内部质量问题提供了数据支撑。     

连铸坯裂纹成因及预防

分析了钢的高温力学性能和作用在连铸坯上的各种应力以及化学成分对铸坯产生裂纹的影响，指出裂纹产生的外因是钢水的静压力，热应力，组织收缩应力和其它外力的作用，当这些应力之和超过了钢的高温临界强度和变形量时，就在凝固前沿或凝固壳中产生裂纹，在二冷区凡是增加共内应力，降低强度和塑性的因素将促进裂纹的发生和扩展，裂纹产生的因是钢的高温力学性能和化学成分，提出了防止连铸坯产生裂纹应从两方面考虑，一是工艺参数和设备运转状态，设法降低连铸坯承受的应变和应变速率，二是钢的化学成分，提高钢水纯净度。     

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.     

二冷过程动态分析软件的开发和应用

在连铸生产过程中，二冷段是影响铸坯质量的重要环节，二冷段中的弯曲／矫直段是内裂和中心偏析等质量问题的易发区域，它们与二冷段铸坯的应变状况有着紧密的联系，这些参数不能在线测量获得，为了获得这些参数，必须首先计算铸坯坯壳凝固过程，掌握坯壳各个方面的温度场分布，在此基础上计算坯壳应变分布。为此，我们开发了二冷过程动态分析软件。     

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。     

高频磁场作用下软接触电磁连铸初生坯壳的变形行为

结晶器内初生坯壳的变形行为直接决定着连铸坯的表面质量。笔者运用Reynold润滑方程推导出渣膜内的动压力分布,建立了初生坯壳的二维弹塑性变形有限元模型,研究了施加电磁场前、后坯壳的变形行为。研究结果表明：高频磁场(20kHz)下的感应加热作用会降低保护渣的粘度;电磁压力将增加渣缝的宽度,使施加电磁场后连铸坯初生坯壳的变形行为受到影响,进一步解释了软接触电磁连铸技术改善坯壳表面振痕的机理。     

Continuous bending and straightening technology of Q345c slab based on high-temperature creep deformation

A new continuous bending and straightening casting curve with the aim of full using of high-temperature creep deformation was proposed.The curvature of bending and straightening segment varies as sine law with arc length.The basic arc segment is shortened significantly so that the length of bending and straightening area can be extended and the time of creep behavior can be increased.The distance from solidifying front in the slab was calculated at 1 200°C by finite element method.The maximum strain rate of new casting curve at different locations inside the slab is 6.39×10~(-5) s~(-1) during the bending segment and it tends to be 3.70×10-5 s~(-1) in the straightening segment.The minimum creep strain rate is 7.45×10~(-5) s~(-1)when the stress is 14 MPa at 1 200°C.The strain rate of new casting machine can be less than the minimum creep strain rate.Thus,there is only creep deformation and no plastic deformation in the bending and straightening process of steel continuous casting.Deformation of slabs depending on creep behavior only comes true.It is helpful for the design of the new casting machine and improvement of old casting machine depending on high temperature creep property.     

钢高温蠕变特性对连铸坯矫直变形的影响

 为使连铸坯在矫直过程中能够充分利用钢的高温蠕变特性,避免产生内部矫直裂纹,对铸坯矫直及机型曲线进行了研究。首先,在Gleeble-3800热模拟试验机上对Q345C连铸坯进行热塑性和高温蠕变试验,确定了Q345C钢的热物性参数和最小蠕变应变速率方程;其次,根据钢的高温蠕变特性,针对目前使用的某连铸机设计了新机型曲线;最后,采用热力耦合数值模拟的方法,计算了距离铸坯内弧侧表面38.3 mm处中心点的温度分布和应变速率。通过蠕变矫直机型应变速率和蠕变速率的对比表明,蠕变矫直机型曲线可以充分利用钢的高温蠕变变形进行矫直,蠕变变形量占总矫直变形量的比例达到88.6%,因此可降低铸坯内部矫直裂纹产生的可能性,有利于提高铸坯质量。     

连铸板坯矫直过程应力应变的有限元模拟

采用弹塑性有限元分析法,对拉速1.0m/min、厚度230mm的板坯,在3套不同的辊列布置的单点矫直、四点矫直、连续矫直进行应力应变的有限元模拟。结果表明:铸坯等效VonMises应力值和铸坯水平方向应力按单点矫直、四点矫直、连续矫直依次减小;与单点矫直相比,四点矫直减小了每次矫直的变形量和应变速率;连续矫直时,在变形区内等效应变沿长度方向呈线性变化,最大值为1.11%,等效塑性应变速率较低,约为5.5×10^-5s^-1,其应变速率最低,是比较理想的矫直方式。     

特厚板厚度方向形变传递规律的仿真分析

 基于Gleeble热压缩试验、有限元方法对一种HSLA钢特厚板轧制过程中厚度方向变形向心部传递的规律进行了仿真研究。首次从有限元角度定量揭示出特厚板生产中高温、低速、大压下量的轧制规范机理。仿真所用材料本构模型由Gleeble试验数据结合Arrhenius方程所构建,研究了轧制速度、压下量、轧制温度以及板坯厚度对特厚板厚度方向应变分布的影响规律。结果表明,轧制速度小于1 m/s时（平均应变速率小于 0.33 s－1）,有利于变形向钢板心部传递,削弱截面效应;压下量越大,钢板等效应变越大,且厚度方向最大等效应变出现的位置向心部偏移;轧制温度对等效应变的分布影响不显著,但是高温轧制有利于减小轧机负荷;板坯越厚,变形分布不均匀性越显著。当板坯厚度为500 mm时,截面的最大、最小等效应变差达到0.2。生产中,在设备允许的情况下,建议特厚板的轧制采用高温、低速、大压下量规范。     

温度和变形参数对Q345C钢连铸坯热塑性的影响

用Gleeble-2000热模拟机研究了Q345C钢250 mm×1 300 mm连铸坯热履历-连铸坯冷却过程和冷坯加热过程(300～1 320℃)的温度变化,应变速度(3～3×10-4 s-1)和降温速率(1～20℃/s)对热塑性的影响。结果表明,Q345C钢从1320℃冷却到钢的第Ⅲ脆性区,冷却速度越高,钢在第Ⅲ脆性区塑性越差;在600～850℃,连铸坯冷装加热后的热塑性要好于从液态直接冷却到这个温度区间的热塑性;在钢的第Ⅲ脆性区内,钢的热塑性随变形速率增大而变好。     

连铸坯变形的粘—弹—塑性研究

应用材料流变学理论系统地分析了连铸坯的鼓肚变形、错弧变形及矫直变形。指出鼓肚变形不仅有瞬时弹性变形，而且还有随时间变化的蠕变变形。矫直变形是在变形一定情况下的应力松弛过程。由此得出了铸坯在各个阶段的变形、应力及辊子对铸坯的夹持力、矫直力矩等。     

CSP生产Q235B钢的动态再结晶规律的研究

为研究CSP工艺条件下钢的动态再结晶规律,利用Gleeble-1500热模拟实验机对CSP工艺生产的Q235B钢连铸坯进行了热模拟研究。研究结果表明,在较高变形温度和较低应变速率下Q235B钢容易发生动态再结晶,试验中Q235B钢发生动态再结晶的适宜条件为:变形温度970℃以上、应变速率在5/s以下。再结晶组织为铁素体和少量珠光体。通过热模拟数据的拟合分析,得出了其动态再结晶模型为Z=εexp(289.58/RT)。     

含铌HSLA钢板带热连轧过程非均匀应变的数值研究

 利用ANSYS/LS DYNA建立了板带轧制过程的三维热力耦合有限元模型,通过有限元模型探讨了轧件入口厚度、轧件温度、工作辊直径、压下率和化学成分中的铌含量对变形区应变分布的影响。模拟结果表明,这些因素都不同程度地影响轧件厚度方向的应变分布,对于试算的CSP流程,适量增加铸坯厚度,并在较靠前的机架分配较大的压下量有利于提高轧制过程的应变均匀性。     

30CrMo钢60 mm连铸板坯双道次压缩的奥氏体静态再结晶

在Thermecmastor-Z热模拟机上利用双道次压缩方法实验研究30CrMo钢60 mm连铸板坯高温变形道次间隔时间内的静态再结晶行为,分析温度（1000~1150℃）,变形量（0.1~0.22）,变形速率(0.1~10 s^-1)以及道次间隔时间（1~80 s）对其静态再结晶的影响。结果表明,温度、变形量、变形速率及道次间隔时间的增加都会促进30CrMo钢的静态再结晶;30CrMo钢的静态再结晶激活能为184.45 kJ/mol;根据实验数据建立了静态再结晶动力学模型,模型预测结果与实验结果吻合较好。     

Influence of deformation conditions and texture on the high temperature flow stress of magnesium AZ31

The evolution of hot working flow stress with strain is examined in torsion, uniaxial compression and channel die compression. The flow stress was found to be strongly dependent on texture and deformation mode. At low strains this dependency accounted for a difference in flow stress of up to a factor of two. At higher strains the influence of texture and deformation mode was less marked. The stresses corresponding to an equivalent strain of 0.5 were modelled using a power law expression with an activation energy of 147 kJ/mol and a strain rate exponent of 0.15. The influence of texture and deformation mode on flow stress is rationalised in terms of the influence of prismatic slip, twinning and dynamic recrystallisation on deformation stress and structure.