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《河北理工大学》 2010年
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FTSC薄板坯连铸生产超低碳钢的高温力学性能研究

果晶晶  
【摘要】: 据统计,薄板坯的各类缺陷中有50%或以上为裂纹。裂纹的形成是连铸过程中力学因素和冶金特性综合作用的结果。为了预防和减少薄板坯裂纹的出现,分析薄板坯的高温力学性能,研究其在结晶器和二冷区内的温度场、热应力场分布情况具有重要的意义。 利用Gleeble热模拟实验机对唐钢生产的SPHC薄板连铸坯进行高温力学性能的测试,研究其抗拉强度σb和断面收缩率R.A在不同温度下的变化情况,找出薄板坯在600~1350℃间存在两个脆性温度区,1200℃~固相线温度为薄板坯在连铸过程中的第Ⅰ脆性温度区,600~850℃为其第Ⅲ脆性温度区,在850~1200℃温度范围内,SPHC钢具有良好的塑性。 基于SPHC钢在H2结晶器内的凝固过程,利用有限元软件ANSYS中的单元生死技术,通过改变薄板坯单元的状态,建立其在结晶器内随时间变化的二维非稳态模型,模拟拉速为4.0 m ? min?1薄板坯在结晶器不同部位处的温度场及热应力场分布情况。结果表明:当凝固坯壳越接近结晶器的出口处时,裂纹越容易形成,且最易产生在铸坯表面中心位置处;钢水过热度的增加,导致铸坯整体的温度水平提高,坯壳厚度减薄,但对铸坯的热应力场不会产生明显的影响;拉速越高,铸坯出结晶器时的坯壳厚度越薄,铸坯表面中心的成裂指数呈减小的趋势,角部的成裂指数在其凝固初期也逐渐减小,适当提高拉速角部产生裂纹的可能性也会减少。 以有限元软件ANSYS为平台,研究薄板坯在4.4 m·min~(-1)的拉速下通过二冷区时的温度场和热应力场变化情况。研究表明:铸坯一旦进入二冷区后,表面所受到的冷却强度相对减小,薄板坯起初出现明显的回温现象,之后铸坯表面温度才逐渐下降;在二冷区内铸坯表面中心的成裂指数R 1,形成裂纹的可能性较小;在二冷区的第四扇形段末端至第九扇形段,铸坯角部的成裂指数R 1,极易在此处产生裂纹。在保证铸坯在二冷区内的温度场和热应力场分布不变的情况下,优化后的配水方案使薄板坯在二冷区总的耗水量得到了合理的减少和改进。
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