板坯连铸轻压下模拟

论文摘要

连铸过程中出现的铸坯中心偏析和中心疏松将会严重影响铸坯内部质量问题,因此,必须寻求减少中心偏析和疏松的解决办法。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。本文分析轻压下技术的基本原理、发展历程和主要工艺参数的确定方法,通过与没有使用轻压下装置的连铸机进行铸坯质量对比,评估动态轻压下的使用效果;试验结果表明:连铸机采用动态轻压下技术减少了中心疏松、中心偏析,改善了连铸坯内部质量、提高了产品性能。压下量的大小必须满足三个要求,减少中心偏析和中心疏松;避免铸坯产生内裂;轻压下区压下量产生的作用力不能影响铸机扇形段机架结构的完整性,不能对支撑辊的疲劳寿命产生不利影响。因此本文在压下过程中对铸坯压力、应变和位移分析的基础之上,得出不同拉速下的最佳总压下量及其分配。为了实现该目的,本文采用有限元法对铸坯凝固过程进行传热模拟,以便得到压下区间的长度、坯壳厚度和铸坯的温度场分布。然后在此基础上,对铸坯进行热力耦合计算,确定出铸坯在不同拉速下的最佳压下量及其合理分配。本文对板坯进行研究,研究结果如下:(1)随着拉速的增加,凝固末端位置变的更长。拉速与凝固末端位置接近线性关系,拉速每增加0.1 m/min,压下区间位置增加1.45 m左右。(2)拉速对压下区间长度影响也很大。拉速与压下区间长度也成线性关系,拉速每增加0.1 m/min,压下区间长度增加0.15 m左右。(3)拉速对压下时的液芯厚度影响很小。从而得出结论,当其他条件相同时,拉速不同时,压下值可以取定值。(4)液芯厚度越大,压下就越容易,压下效率也很高。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 我国板坯技术的发展
• 1.1.1 我国板坯技术的发展现状
• 1.1.2 我国连铸技术的发展趋势
• 1.2 连铸凝固过程的特点
• 1.3 连铸坯的内部缺陷及形成机理
• 1.3.1 中心偏析产生的机理
• 1.3.2 中心疏松产生的机理
• 1.3.3 连铸坯内部缺陷的危害
• 1.3.4 减少中心偏析与中心琉松的技术方案
• 1.4 国内外轻压下技术的发展及应用现状
• 1.5 课题研究的内容、目的以及学术和实用意义
• 第2章 轻压下技术工艺参数的确定及研究方法
• 2.1 轻压下工艺详述
• 2.1.1 轻压下工艺的目的
• 2.1.2 轻压下工艺的原理
• 2.1.3 轻压下工艺的效果
• 2.1.4 轻压下的几种方式
• 2.2 压下位置的确定
• 2.3 压下率
• 2.4 压下速率
• 2.5 总压下量
• 2.6 本章小结
• 第3章 连铸过程的有限元描述
• 3.1 连铸凝固过程温度场基础方程及有限元求解方法
• 3.1.1 连铸过程凝固传热基础方程
• 3.1.2 凝固传热方程的有限元解法
• 3.2 材料非线性问题
• 3.2.1 塑性形变理论基础
• 3.2.2 屈服条件
• 3.2.3 强化定律
• 3.2.4 增量理论
• 3.3 弹塑性材料本构关系和有限元求解方法
• 3.3.1 弹塑性本构方程
• 3.3.2 弹塑性问题的有限元求解方法
• 3.4 本章小结
• 第4章 板坯连铸轻压下模型的建立
• 4.1 板坯连铸过程的描述
• 4.2 铸机基本工艺参数
• 4.2.1 板坯连铸机机型
• 4.2.2 二冷工艺
• 4.2.3 钢种成分及其工艺参数
• 4.3 板坯轻压下模型的建立
• 4.3.1 模型的简化和假设条件
• 4.3.2 边界条件的确定与施加
• 4.4 铸坯物性参数的确定
• 4.5 本章小结
• 第5章 模拟结果与分析
• 5.1 铸坯的温度场和凝固状况
• 5.2 轻压下过程铸坯的变形特点
• 5.2.1 拉速对凝固末端位置的影响
• 5.2.2 拉速对压下区间长度的影响
• 5.3 轻压下过程铸坯应变分析
• 5.4 轻压下过程铸坯的应力分析
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介