280mm×325mm大方坯连铸动态轻压下压下模型的研究与应用

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。本文以国内某厂的国产280mm×325mm大方坯连铸机为依托,进行了大方坯动态轻压下过程关键工艺控制模型即压下模型的研究开发,并在实际生产中进行应用研究。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TZST,零塑性温度TZDT,屈服强度。
　　 2.大方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较大,拉速越大热收缩量越少；过热度和钢种对铸坯自然热收缩的影响较小；在拉矫机范围内,热收缩速率基本相同为0.140mm/min～0.143mm/m。
　　 3.大方坯压下率的仿真研究。通过对压下率理论模型的分析,结合测定的高温物性参数和大方坯的生产工艺,对铸坯实施轻压下过程进行有限元仿真计算,计算不同拉速、钢种下的压下率。结果表明:大方坯的压下率和压下速率均沿拉坯方向近似线性减少；平均压下率与拉速呈线性减少关系；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小。
　　 4.大方坯压下效率的仿真研究。通过对压下效率理论模型的分析,结合测定的高温物性参数和大方坯的生产工艺,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、不同压下量和液芯厚度下的压下效率。结果表明:在压下量小于0.6mm时,压下效率随压下量的增加而增加；当压下量大于0.6mm时,压下效率开始减少；当压下量大于5mm时,压下效率变化小,保持某个定值；钢种对压下效率影响不明显。通过对各个钢种的压下率和压下效率的分析整理得到相应的压下量。
　　 5.大方坯拉矫机的辊缝在线标定方法和拉矫机的拉速力矩分配控制方法研究。通过分析热试过程中遇到的问题,提出了拉矫机的辊缝在线标定方法,改进了拉矫机拉速的力矩分配控制方法。
　　 6.大方坯压下模型的应用研究。通过使用Visual C++6.0编制轻压下模型在线控制程序,在线模型控制精度高、稳定性好,达到了令人满意的现场应用效果。GCrl5的中心碳偏析指标由1.39降至1.12；72A的中心碳偏析指标由1.378降至1.129；82B的中心碳偏析指标由1.36降至1.118。