厚板坯及超大圓坯連鑄過程數(shù)值模擬研究.pdf

1、在連鑄過程中，特別是在進行大尺寸、高級別鋼種的連鑄過程中，鋼坯的表面經(jīng)常發(fā)生裂紋等缺陷，嚴重時會導致漏鋼事故，是阻礙連鑄生產(chǎn)順利進行的主要問題，嚴重影響新型鋼種的連鑄技術研究與開發(fā)。特別是對于較大尺寸、容易產(chǎn)生裂紋的厚板坯及超大圓坯，缺少相應的理論研究及實驗測量儀器，不能對其相應鑄坯的高溫凝固過程進行分析研究，以預防其鑄造缺陷的產(chǎn)生。
　　本文使用商業(yè)有限元軟件ANSYS，通過與武鋼項目合作對300mm厚的Q345D厚板坯在結晶器

2、以及整個連鑄凝固過程進行了數(shù)值模擬研究，并對450、600型軸承鋼超大圓坯連鑄過程進行數(shù)值模擬研究，結合Fe-C合金包晶反應的凝固特點開發(fā)高溫凝固相轉變裝置，在較高的淬火冷速下保留鋼的高溫凝固組織，并獲得相應鋼種的高溫凝固相轉變規(guī)律。
　　通過上述研究發(fā)現(xiàn)：對于300mm厚的Q345D厚板坯，鐵素體含量、拉速及過熱度的提高都會使坯殼沿結晶器高度方向的表面溫度和厚度在距彎月面180 mm處呈現(xiàn)周期性波動，周期為100 mm左右；并當

3、拉速為1.0m/min、過熱度為40℃及包晶反應中鐵素體轉變含量為100％時，溫度差和厚度差波動幅度在距彎月面425mm處最大。此條件下最易導致坯殼與結晶器之間產(chǎn)生氣隙缺陷，在實際生產(chǎn)過程中要尤為注意。而在整個連鑄凝固過程中，在保證安全坯殼厚度條件下，適當提高拉速、降低過熱度、增加二冷區(qū)噴水量和二冷區(qū)長度都可以促進鑄坯凝固，提高生產(chǎn)效率。通過對鑄坯不同位置表面中心溫度的現(xiàn)場數(shù)據(jù)與計算數(shù)據(jù)比較，計算結果和現(xiàn)場數(shù)據(jù)吻合良好，誤差小于5％。而

4、對于450、600型軸承鋼的超大圓坯而言，拉坯速度、過熱度、二冷區(qū)水量和長度等工藝因素的變化對于600型超大圓坯的溫度分布及坯殼生長情況影響更大。自制的高溫凝固相轉變研究裝置實現(xiàn)了凝固過程溫度可控、冷速可控，并把冷至設定溫度的樣品在液氮或者冰鹽水中快速冷卻。通過對快速冷卻得到的組織進行組織分析，可以實現(xiàn)凝固過程組織的定量分析并最終獲得高溫凝固相轉變規(guī)律。
　　豐富并填補了較大尺寸、容易產(chǎn)生裂紋的厚板坯及超大圓坯研究領域空白，提供了