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凝固传热模型在方坯连铸动态轻压下模型中的应用

高翔  
【摘要】: 连铸过程中出现的铸坯中心偏析和中心疏松会严重影响铸坯内部质量。因此,必须积极寻求减少中心偏析和中心疏松的解决方案。动态轻压下是目前比较理想的用来消除中心偏析和中心疏松问题的技术。轻压下技术中的主要参数包括压下位置、压下量和压下率。本文主要应用数值模拟方法对轻压下的主要参数进行计算分析。并且通过由攀钢提供的现场高、中、低碳钢铸坯实验数据,对不同碳含量下的典型钢种在各种可能的压下量情况下的质量进行了对比分析,以此说明在不同压下参数情况下,铸坯质量的改善情况并检验由数值计算得到的结果是否合理。 鉴于轻压下工艺的特点,本文采用交替隐式算法建立了连铸方坯二维凝固传热模型,并编程实现了模型的求解。由传热模型得到的结果与现场射钉实验的结果进行了对比。从而保证了温度场计算的准确性。 结合传热模型计算得到的结果以及VAI提供的轻压下的固相率范围(fs=0.3-0.7),计算得到了轻压下的压下区域。并由连铸坯轻压下过程压下率的理论模型计算了轻压下另外2个主要参数压下率和压下量。通过对攀钢方坯的现场试验分析,对计算的压下参数进行了验证。通过模型计算以及由攀钢提供的现场数据的对比,研究得到了以下结论: ①准确的温度场计算是建立连铸方坯动态轻压下压下区域模型的基础,由连铸坯凝固传热模型计算得到的铸坯中心固相率是确立轻压下参数的依据。而固相线温度的选取则是影响固相率准确性的一个主要因素。 ②拉速对于轻压下区域的影响较大,随拉速升高,轻压下的压下长度变长。而浇注温度对于轻压下区域的影响较小。 ③在同一拉速下,压下率沿拉坯方向呈线性缩小。拉速较低时压下率的最大值和最小值都大于较高拉速对应的压下率最大值和最小值。 ④在钢种、铸坯断面尺寸与压下区间一定的条件下,压下量往往不随着拉速的变化而变化。 ⑤通过对攀钢试验的数据分析,得到高碳钢的压下量取值在7-8 mm,中碳钢取值为4.5-6 mm,低碳钢取值为3-4.5mm达到的铸坯质量效果较为理想。此结果与模型计算的结果进行对比,表明结果合理有效。


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