薄板坯连铸液芯压下过程的数值模拟

【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。 本文以唐钢薄板坯连铸生产线为依据,建立了薄板坯液芯压下的热力耦合有限元数学模型,确定了温度、位移边界条件;基于热力耦合有限元理论,利用MSC.Marc对薄板坯连铸液芯压下过程进行了数值模拟研究。 通过数值仿真研究,得出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,计算了铸坯窄面鼓肚变形量,得到了连铸坯的应力应变分布规律,仿真结果基本符合实际生产。通过对坯壳的应力应变分析,得出了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力应变不能超过临界应力应变,并选择适合的液芯压下模式。 研究结果表明,对液芯压下薄板坯压下方式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,并获得合理的薄板坯连铸液芯压下设计工艺。