板坯连铸动态轻压下压下模型的研究

论文摘要

连铸坯动态轻压下技术已成为改善连铸坯中心偏析和缩孔的最有效手段之一,是现代连铸机先进性的一个重要标志。本文以国内某厂的VAI板坯连铸机为依托,进行了板坯动态轻压下过程关键工艺控制模型即压下模型的研究。本文的主要研究内容和取得主要结果如下：1.铸坯高温物性参数的测定。通过测定试验钢种的高温物性参数,为轻压下的二冷配水工艺参数的制定提供基础并为离线压下仿真过程提供精确的物性参数。测定的高温物性参数包括热膨胀、收缩系数,高温热塑性曲线,零强度温度,零塑性温度。2.二冷喷嘴的冷态性能测试。对连铸机喷嘴进行冷态性能测试,得到各喷嘴的流量特性、水流密度分布和喷射角度。同时对该连铸机现有二冷制度进行分析,根据实验测试结果,对二冷各段喷嘴布置情况进行评估。3.板坯自然热收缩的仿真模拟。热收缩值是轻压下在线控制模型中的一个重要工艺参数。通过加载铸坯的实时温度场分布,结合测定的高温物性参数对铸坯连铸过程进行热力耦合计算,计算铸坯在整个连铸过程的热收缩量。计算结果表明：拉速对铸坯的热收缩影响明显,拉速越大,铸坯的热收缩总量越少。4.板坯压下率的仿真研究。对压下率理论模型进行分析,结合测定的高温物性参数和板坯的生产工艺,对铸坯实施轻压下过程进行有限元仿真计算,得出不同拉速、钢种下的压下率。结果表明：板坯的压下率和压下速率均沿拉坯方向近似线性减少；压下速率取值范围不随拉速的变化而变化；钢种对压下率和压下速率的影响较小。5.板坯压下效率的仿真研究。对压下效率理论模型进行分析,结合测定的高温物性参数和板坯的生产工艺,对铸坯实施轻压下过程进行三维有限元仿真研究,计算不同拉速、不同钢种、不同压下量和固相率下的压下效率。结果表明：Q345E在压下量小于2.1mm时,压下效率随压下量的增加而增加；当压下量大于2.1mm时,压下效率变化小,保持某个定值。AH36、45#钢、A36-1B在压下量小于3.5mm时,压下效率随压下量的增加而增加；当压下量大于3.5mm时,压下效率变化小,保持某个定值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 连铸技术的现状
• 1.2 板坯连铸的中心质量问题
• 1.3 提高板坯中心质量的主要方法
• 1.4 轻压下技术的发展与应用现状
• 1.4.1 轻压下技术的发展
• 1.4.2 轻压下技术的应用现状
• 1.5 轻压下压下模型的研究现状
• 1.5.1 工业试验研究
• 1.5.2 理论研究
• 1.6 本文主要研究背景和内容
• 1.6.1 研究背景
• 1.6.2 研究内容
• 第二章 高温物性参数测定
• 2.1 试样条件
• 2.2 实验工艺
• 2.2.1 热膨胀收缩系数的测定
• 2.2.2 热塑性曲线的测定
• 2.2.3 零强度温度的测定
• 2.3 实验结果
• 2.3.1 热膨胀和收缩曲线
• 2.3.2 零强度与零塑性温度
• 2.3.3 热塑性曲线
• 2.4 结果分析
• 2.4.1 Q345E
• 2.4.2 45钢
• 2.5 高温物性参数的应用
• 2.5.1 压下区间的选择
• 2.5.2 收缩系数
• 第三章 二冷喷嘴的冷态性能测试
• 3.1 实验装置及测试方法
• 3.2 测试结果与分析
• 3.2.1 流量特性
• 3.2.2 水流密度分布
• 3.2.3 喷射角度
• 3.2.4 二冷区喷嘴布置方式的评估与分析
• 3.3 实验结论
• 第四章 动态轻压下模型的研究
• 4.1 理论分析
• 4.1.1 压下率模型
• 4.1.2 压下效率模型
• 4.2 模型建立与求解
• 4.2.1 热收缩模型
• 4.2.2 压下率模型
• 4.2.3 压下效率模型
• 4.3 热物性参数的选取
• 4.4 结果分析
• 4.4.1 Q345E
• 4.4.2 AH36
• 4.4.3 45钢
• 4.4.4 A36-1B
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 论文包含图、表、公式及文献