水冷模鑄扁錠凝固過程及工藝參數(shù)探究的數(shù)值模擬.pdf

1、隨著我國機械、化工、電力工業(yè)的快速發(fā)展，對大型厚板類產(chǎn)品的需求日益增多，對其產(chǎn)品質(zhì)量的要求也更加嚴格。生產(chǎn)厚板和特厚板的坯料包括模鑄扁鋼錠、鍛壓坯、初軋板坯及連鑄板坯等，采用初軋板坯生產(chǎn)特厚板整個流程項目投資大、能耗高、金屬綜合成材率低，而連鑄板坯受到規(guī)格、單重及壓縮比的限制，因此模鑄在生產(chǎn)大型扁鋼錠作為特殊鋼板和特厚板坯料上有重要地位。
　　而水冷模鑄具有冷卻強度大、凝固速率快、凝固組織好、生產(chǎn)效率高等質(zhì)量、成本和效率等多重優(yōu)勢

2、，近年來逐漸受到重視，國內(nèi)南京鋼鐵、營口中板等企業(yè)建立了水冷模鑄設備用以生產(chǎn)模鑄板坯錠。但從設計之初到現(xiàn)在由于缺乏澆注、凝固控制等系統(tǒng)工藝理論為其技術支撐，至今仍未實現(xiàn)連續(xù)、穩(wěn)定地批量生產(chǎn)。本文以國內(nèi)某中板企業(yè)生產(chǎn)的水冷扁錠為原型，探索利用水冷模鑄和連鑄板坯輕壓下原理生產(chǎn)大型板坯錠的水冷模鑄扁錠輕壓下新工藝。對水冷模鑄的凝固過程進行模擬，研究鑄錠與鑄模間氣隙形成規(guī)律及氣隙對鑄錠凝固過程的影響，為凝固過程無氣隙壓下提供理論依據(jù)。研究鑄錠固

3、液界面推進過程為凝固末期液芯壓下提供理論支持，并模擬凝固末期輕壓下對鑄錠中心疏松縮孔的影響情況，以及對生產(chǎn)工藝參數(shù)進行探究。
　　本文對2300 mm×2000 mm×500 mm尺寸水冷模鑄扁錠的充型及凝固進行模擬研究，研究結果如下：
　　(1)當澆注速度過小時，充型過程十分平緩，液面上升平穩(wěn)，但會在直澆道處產(chǎn)生分流現(xiàn)象，導致鋼液卷氣;當澆注速度過大時，雖消除了分流現(xiàn)象，但充型過程中會引起鋼液噴濺，液面波動較大導致卷渣現(xiàn)象

4、的產(chǎn)生。因此在模擬條件范圍內(nèi)最適宜的澆注速度為0.7 m/s。
　　(2)隨著澆注溫度的升高，鑄錠凝固組織的柱狀晶越來越發(fā)達，且一次縮孔深度也隨之增大。因此，在滿足順利澆注的前提下應盡量降低澆注溫度，澆注溫度為1530℃較為適宜。
　　(3)當鑄模四壁與底盤水冷強度相同時，凝固末期會產(chǎn)生枝晶“搭橋”現(xiàn)象，產(chǎn)生中心疏松縮孔。增大鑄模四壁與底盤冷卻強度差異，并對鑄鐵錠模四壁自下往上逐漸降低水冷強度可以有效地消除小中心縮孔現(xiàn)象。<

5、br>　　(4)在凝固開始很短一段時間內(nèi)鑄錠坯殼與鑄模之間開始形成氣隙，凝固75～100 s后氣隙寬度達到0.2～0.5 mm，開始對凝固過程傳熱產(chǎn)生顯著的影響，鑄錠表面節(jié)點溫度下降速率明顯減小。凝固結束時鑄錠窄面表面氣隙寬度較大，且兩個窄面表面氣隙寬度各異，靠近澆道一側窄面氣隙寬度為12～20mm，遠離澆道一側窄面氣隙寬度為4～13 mm。寬面表面氣隙寬度較小，最大約6.5 mm。鑄錠坯殼與鑄模間形成氣隙使鑄錠完全凝固的時間延長了約5