重轨钢连铸大方坯轻压下的分析研究

摘要

重轨钢属于高碳钢，在连铸过程中容易出现中心偏析和疏松的缺陷，轻压下技术是改善这一问题的重要途径之一。某钢厂将在其新建的重轨钢大方坯连铸机上采用这一技术。本文结合该钢厂重轨钢大方坯连铸机的具体设备参数和工艺参数，建立了重轨钢大方坯凝固传热、坯壳收缩和轻压下的模型，为重轨钢大方坯冷却制度的建立和轻压下工艺的实施提供了具体的技术指导。 该钢厂现有大方坯的现场数据证明本文所建立的凝固传热模型是可靠的。在此基础上，本文模拟了该钢厂新建大方坯在不同工艺条件下的凝固温度场和坯壳生长情况。凝固传热模型的结果为随后坯壳收缩和轻压下模型的建立提供了温度场数据。 通过对重轨钢大方坯凝固收缩和轻压下的理论分析，总结了凝固收缩和轻压下应力应变规律和轻压下工艺参数的制定依据，并建立了轻压下过程中以临界应变为准则的裂纹判据。 坯壳收缩模型的建立为轻压下模型提供了热应力应变的数据，为轻压下的热力耦合分析提供了前提条件。 轻压下的模拟结果表明在轻压下过程中铸坯会产生侧面鼓肚，压下量过大将使铸坯角部承受很大的压力，容易造成压下困难和角部产生裂纹。因此在制定轻压下工艺参数时要考虑这两方面的影响。而钢水静压力对轻压下的影响较小，我们模拟计算时可以忽略其影响作用。根据对标准工艺参数的模拟结果分析，其压下区间大约在14m-19.1m，对应的固相分率fs在0.60-0.80，压下量的范围应该在3 mm- 4 mm之间，压下率约为0.59 mm/m-0.78 mm/m，压下速率约为0.41 mm/min -0.55 mm/min。此时既能达到减小中心偏析和疏松的目的，又不会产生裂纹。轻压下模型的建立为轻压下工艺参数的制定和轻压下过程中的裂纹预报提供了依据。