含鈮鋼異型坯連鑄二冷制度的研究.pdf

1、H型鋼是一種經(jīng)濟橫截面型材，因與普通工字鋼相比具有截面模數(shù)大、重量輕、節(jié)省金屬等諸多優(yōu)點，而廣泛應用于機械制造、高層建筑、橋梁、海洋鉆井平臺、大型船舶等工程建設。在鋼中加入適量的Nb能提高奧氏體再結晶溫度，從而細化晶粒，大幅度提高鋼的性能。但隨著鈮含量的增加，鋼的高溫塑性變差。且含鈮鋼異型坯因其橫截面復雜，生產(chǎn)過程中比常規(guī)鑄坯更容易產(chǎn)生裂紋缺陷。然而可以通過優(yōu)化鑄坯的冷卻條件來調整鑄坯的冷卻速度和改善橫斷面的冷卻均勻性，從而改善鑄坯冷卻

2、狀態(tài)，減少鑄坯質量缺陷。因此，本文以國內某鋼廠尺寸為450mm×350mm×90mm的連鑄異型坯為研究對象，研究異型坯連鑄的二冷制度對鑄坯質量的影響規(guī)律。主要的研究內容和結果如下:
　　(1)建立了二維異型坯連鑄凝固傳熱數(shù)學模型和二冷水迭代計算模型。根據(jù)鋼種的高溫力學性能、冶金準則的要求，確定連鑄二次冷卻的目標溫度曲線，以目標溫度曲線為連鑄凝固傳熱模型的二次冷卻區(qū)的邊界條件;利用二冷水迭代計算模型，計算出二冷各區(qū)換熱系數(shù)經(jīng)驗公式h

3、=1.57W0.55(1-0.0075Tw)/α中各區(qū)的α值，得到模型中內外弧二冷1至5區(qū)α值分別為:3.2912、2.8656、1.8139、2.8373和3.9475，窄面二冷1至5區(qū)α值分別為·3.1127、2.5004、2.0954、1.1421和1.5462。根據(jù)換熱系數(shù)與水流密度的經(jīng)驗關系式，模擬計算了三個典型含鈮鋼種連鑄二冷配水的水表。
　　(2)建立了二維異型坯連鑄坯殼的熱/力耦合模型，并結合Q345B異型坯連鑄的

4、二冷配水，在拉速為1.0m·min-1，過熱度為40℃條件下，研究了連鑄異型坯的溫度場、坯殼厚度分布、熱應變分布規(guī)律。利用二次冷卻冶金準則評判異形坯溫度分布狀況，得到二冷1至5區(qū)腹板表面中心點溫度回升速率為99.3℃/m、18.4℃/m、17.1℃/m、11.5℃/m和4.0℃/m，均小于100℃/m，符合二次冷卻準則。采用異型坯表面溫度標準差，考查了連鑄異型坯表面橫向溫度分布的均勻性。得到結晶器出口處、二冷1至5區(qū)出口處和空冷區(qū)出口處

5、溫度標準差分別為:105.81℃、81.12℃、104.07℃、142.11℃、141.22℃、136.38℃和79.97℃。結晶器出口處腹板中心線上坯殼厚度為15mm。當異型坯界面移至距彎月面3.88m時，腹板中心完全凝固。在整個拉坯過程中，翼緣角部的熱應變最大。
　　(3)采用單一變量法研究分析了拉速、過熱度等工藝參數(shù)對異型坯溫度場、坯殼厚度分布及熱應變分布的影響規(guī)律。結果表明:拉速從0.8m·min-1增加到1.2m·min

6、-1，每升高0.2m·min-1，矯直前腹板中心溫度升高25℃左右，腹板中心完全凝固位置后移0.80m左右。腹板表面中心熱應變隨著拉速的增大而減小，拉速為0.8m·min-1、1.0m·min-1和1.2m·min-1時矯直前腹板表面中心的熱應變分別為-0.0122、-0.0110和-0.0101。
　　(4)距彎月面相同位置處，過熱度越高，腹板表面中心溫度升高、坯殼厚度減小、腹板表面中心熱應變減小。矯直前，過熱度從20℃增加到4