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Φ600mm特大圆坯的凝固传热过程及鼓肚变形的研究

孙康  
【摘要】:圆坯能够用于无缝钢管、环类锻件、高速机车车轮等产品提供优质钢材,其优越性日渐显著。随着对圆坯尺寸增大的要求,连铸生产圆坯的条件既要做出相应的改变,又要改善圆坯的质量。连铸坯凝固传热过程中的温度场分布是对铸坯质量研究的基础。连铸过程中鼓肚现象是导致连铸机产量和铸坯质量下降的重要因素。过大的鼓肚量甚至会导致漏钢,致使连铸过程中断,还会烧损设备,从而造成重大损失。 本文研究对象为Φ600mm特大圆坯的连铸过程,应用ANSYS有限元软件模拟了铸坯在结晶器和二冷区的温度传热情况。并且,在铸坯温度场模拟结果的基础上,进行了铸坯缺陷鼓肚变形的模拟分析。 本文研究主要内容如下: (1)通过对Φ600mm特大圆坯凝固传热过程的合理假设和简化,建立可靠的数学模型,确立热物性参数,用二维非稳态的方法分析铸坯凝固传热过程。 (2)通过ANSYS有限元软件对Φ600mm特大圆坯的凝固传热过程进行模拟。并且,通过改变拉坯速度、浇铸温度、比水量,模拟其连铸全过程的变化。对比模拟结果进行分析。 (3)连铸过程中,考虑钢水静压力对铸坯鼓肚变形会导致铸坯裂纹。基于高温铸坯的蠕变特性,用弹塑性蠕变有限元对Φ600mm特大圆坯的鼓肚变形进行分析。并且,通过改变辊距、拉坯速度,模拟铸坯的鼓肚变形。对比模拟结果进行分析。 本文结论:通过理论与实际相结合认为,对Φ600mm特大圆坯凝固传热过程模拟结果较为理想,基本符合连铸冶金原则。得到了连铸全过程的温度场、凝固曲线、表面温度变化曲线。通过主要相关参数的模拟结果对比,明显看出其对铸坯凝固传热过程的影响。对鼓肚变形的研究,得出铸坯在较危险辊列位置的鼓肚变形结果,校核了其安全性。明显得出主要工艺参数对鼓肚变形的影响,对控制鼓肚做出依据。


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