连铸结晶器角部附近钢液初始凝固的热模拟研究

摘要

本文使用带直角结晶器的热模拟装置研究了钢液在结晶器角部附近的初始凝固.许多铸坯表面缺陷来源于结晶器弯月面区域的初始凝固过程,所以准确了解钢液在结晶器角部附近的初始凝固行为对于减少甚至消除角部裂纹等其它角部缺陷至关重要.首先,基于热电偶测量的温度,使用2D-IHCP模型计算出结晶器的温度场以及结晶器热面的热流密度.通过定量比较结晶器在角部和宽面的温度场和热面热流密度,可以发现结晶器在角部的冷却强度大于宽面的冷却强度.然后借助FFT分析和PSD分析,将热流密度分解为低频热流密度和高频热流密度,并且发现了四个特征热流信号f1,f2,f3和f4.接着用凝固平方根定律拟合了坯壳在宽面和角部附近的厚度与拉坯时间的关系,平均凝固系数分别为2.32mm/s1/2和2.77mm/s1/2.对于同一根振痕,沿拉坯方向,其在角部的根部位置要低于其在宽面的根部位置,这是由于结晶器角部处冷却能力强,角部坯壳产生更大的冷却收缩,使得钢液在角部的溢流程度大于在宽面的溢流程度.