板坯连铸动态轻压下压下量模型研究

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技术指标包括压下位置、压下量和压下率。本文主要对压下量的确定进行研究。 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应力、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不同拉速的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，在此基础之上，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210mm×950mm尺寸的板坯进行研究。拉速从1.1m/min到1.7m/min变化。研究结果如下： (1)随着拉速的增加，凝固末端位置越长。拉速与凝固末端位置接近线性关系，拉速每增加0.1m/min，凝固末端位置增加1.37m左右。 (2)拉速对压下区间长度影响大。拉速与压下区间长度接近线性关系，拉速每增加0.1m/min，压下区间长度增加0.16m左右。 (3)拉速对轻压下时液芯厚度影响很小。从而说明在轻压下过程中，拉速不同而其他连铸条件相同时轻压下量可以为一个定值。 (4)液芯厚度减少，最佳压下量相应减少。液芯厚度越大，压下越容易，压下效率越高。 (5)本模型最佳压下量为2.46mm。拉速越高，压下量分配越小。拉速为1.1m/min时，压下量分配为1.30mm/m；拉速为1.7m/min时，压下量分配减少至0.87mm/m。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1连铸的工艺流程与特点

1.2世界连铸工艺发展进程

1.3连铸关键技术的发展

1.4连铸技术的发展目标及趋势

1.5我国连铸技术的现状与发展

1.6本文的研究背景、方法和内容

1.6.1研究背景

1.6.2研究方法和内容

第二章轻压下原理及其技术的发展分析

2.1中心偏析与疏松的形成原因与危害

2.2减少中心偏析与疏松的技术方案

2.3轻压下机理

2.4轻压下主要参数

2.4.1压下位置

2.4.2压下率

2.4.3压下量

2.5轻压下技术的发展历程、应用现状及发展趋势

2.5.1发展历程

2.5.2应用现状

2.5.3发展趋势

第三章压下量模型建立及求解

3.1铸坯传热模型的建立及求解

3.1.1传热问题的数学描述

3.1.2传热问题有限元法

3.1.3传热有限元模型的建立及求解

3.2铸坯应力应变模型的建立及求解

3.2.1连铸坯壳的热力特征

3.2.2铸坯应力/应变模型

3.2.3压下过程的有限元模型建立及求解

第四章计算结果与讨论

4.1铸坯温度场

4.1.1铸坯断面温度分布图

4.1.2凝固末端形状图

4.1.3拉速对凝固末端位置的影响

4.1.4拉速对压下区间的影响

4.1.5拉速对压下时液芯厚度的影响

4.2应力应变模型计算结果

4.2.1铸坯断面的应力应变分布

4.2.2液芯厚度对压下量的影响

4.2.3拉速对压下量分配的影响

第五章结论

参考文献

致谢

作者简介

攻读硕士期间发表论文