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薄板坯连铸液芯压下过程的数值仿真

孙晖东  
【摘要】: 薄板坯连铸液芯压下技术是一种融凝固与塑性变形,连铸和轧制于一体的新工艺。它具有节能降耗、缩短工艺流程以及提高铸坯质量等显著优越性,能够很好地解决薄板坯连铸与连轧之间厚度匹配问题,已成为当今连铸领域的研究热点,也是今后连铸技术发展的主要方向之一。对于薄板坯连铸液芯压下本文从以下方面进行了研究。 首先介绍了薄板坯连铸过程的凝固传热理论,并分析了铸坯凝固过程的受力情况,着重对薄板坯连铸液芯压下的基本原理、主要参数和控制模式进行了阐述。 根据唐钢连铸生产线的实际情况,介绍了液芯压下段的工艺参数;在合理的简化或假设的前提下,建立了薄板坯连铸液芯压下过程的三维有限元模型,并确定了热、位移边界条件;基于热力耦合有限元理论,利用有限元分析软件MSC.Marc对薄板坯连铸液芯压下过程进行了数值仿真研究。 通过仿真研究,得到了铸坯的温度场和凝固状况,明确了液芯压下过程中连铸坯的变形特点,并获得了铸坯的应力应变分布规律,仿真结果基本符合生产实际。 研究了薄板坯连铸液芯压下的两个主要工艺参数——二次冷却制度和压下量对铸坯温度场、应力应变分布的影响规律,由此得到液芯压下工艺制定时应考虑的基本原则。 研究表明,压下区域坯壳处于内拉外压的受力状态,很容易产生内裂纹,为防止内裂纹的产生应控制铸坯凝固前沿的应变不能超过临界应变。研究结果表明,对液芯压下工艺参数的合理选择是控制铸坯应力和变形的重要手段,对防止铸坯内裂纹的形成和液芯压下的顺利实施有重要意义。本文的仿真研究结果为实际生产提供了一定的理论依据。


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