铸坯角部形状对板材边部折叠缺陷的影响

摘要

中厚板折叠缺陷已成为限制其表面质量的重要因素，消除这种缺陷、提高板材表面质量对企业的产品竞争力和经济效益有着重要的意义。本文提出通过在铸机12段改变铸坯角部形状来优化铸坯角部在中厚板轧制过程中的受力和变形情况。通过数值模拟对如何改变铸坯角部形状进行了研究，分析对比了不同工况下铸坯角部的变形情况。同时结合现场工业生产试验，确定了最优的试验方案。并对不同角部形状的铸坯进行了温度场数值模拟研究，分析对比了各种角部形状铸坯在出加热炉后其角部温度的变化情况。主要结论如下： 通过数学模拟分析了二次倒角宽度、铸轧方式、铸轧角度对铸轧设备的影响，发现铸轧角度为30°，铸轧设备所需铸轧力最大。在铸轧的二次倒角宽度为11mm～14mm时，竖乳方式的铸乳力小于横乳，在17mm?20mm时，横乳方式的铸轧力小于竖轧。给铸坯施加额外的铸轧力势必会导致其铸轧阻力的增大，竖向铸轧时其增加的额外铸轧阻力最小，其次为正轧和横轧。横向铸轧下铸轧阻力因铸轧角度增大而降低，竖向铸轧下铸轧阻力因铸轧角度的增大而升高。 铸轧二次倒角会在铸轧出来的二次倒角两侧形成堆积或凸起。二次倒角宽度的增加，导致凸起越明显。横轧方式下，其宽面侧的网格变化明显大于窄面侧；竖轧方式下，其窄面侧的网格变化大于宽面侧；正轧方式下，其两侧的网格变化量基本相同。但是由于窄面侧和宽面侧的铸坯形状存在差异，所以导致其窄面侧变形的网格范围大于宽面侧，进而使窄面侧的网格凸起形成一定的过渡。故从二次倒角形貌看，三种铸轧方式下，宽面侧的网格凸起都大于窄面侧，横轧最严重的，正轧次之，竖乳最轻。 通过对不同角部形状的铸坯进行空冷下温度场数值模拟，发现二次倒角铸坯的角部温度更高，且距角部等距离下的温度梯度也小，其次是倒角铸坯，直角铸坯温度场分布最差。所以，温度分布均匀的二次倒角铸坯可以在后续轧制中保持良好的塑性。同时比较二次倒角在不同工况下的温度场分布，发现二次倒角宽度越大，其温度分布越好；铸轧角度为30°时，其温度分布最好。 根据现场工业试验实际情况，选取横向铸轧方式，控制铸轧角度为30°，发现当二次倒角宽度在10mm?15mm之间时，基本上消除了板材边部折叠缺陷，其板材合格率从85.8%。提高到了99.35%。同时铸轧阻力的增大也在电机允许的范围内。 通过对二次倒角铸轧过程、不同角部形状的铸坯角部温度场进行数学模拟研究，以及后续的工业生产试验，论证了工业实际生产改变铸坯角部形状的可行性，验证了二次倒角铸坯对其角部温度场分布有明显地改善作用，并通过工业试验验证了二次倒角铸坯可消除板材边部折叠缺陷。

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