低合金高強(qiáng)度鋼連鑄板坯熱送過(guò)程中溫度控制的模擬研究.pdf

1、連鑄坯熱送熱裝技術(shù)對(duì)于緊湊式現(xiàn)代鋼鐵企業(yè)的流程順行，節(jié)能降耗有著重要意義。然而對(duì)于用途日益廣泛的高強(qiáng)度低合金鋼連鑄坯，在采用熱送熱裝生產(chǎn)工藝時(shí)卻容易出現(xiàn)表面裂紋。這已成為制約生產(chǎn)中、厚板材的大型鋼鐵企業(yè)實(shí)現(xiàn)流程優(yōu)化和節(jié)能降耗的技術(shù)瓶頸。
　　本文以重鋼2＃板坯連鑄機(jī)鑄坯的熱裝熱送工藝為研究對(duì)象，以實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度低合金鋼連鑄板坯的熱送熱裝為目標(biāo)，從鑄坯熱送過(guò)程中的熱履歷出發(fā)研究了鑄坯在輥道直接熱送、低溫/延時(shí)熱送以及表面淬火-熱送三種熱

2、送制度下的傳熱情況，綜合考慮了材料熱物性參數(shù)、換熱系數(shù)等性能數(shù)據(jù)，采用有限元法，建立其傳熱數(shù)學(xué)模型。重點(diǎn)分析了表面淬火-熱送過(guò)程中鑄坯的溫度變化情況，通過(guò)實(shí)驗(yàn)室研究對(duì)表面淬火過(guò)程中鑄坯與冷卻介質(zhì)之間的換熱行為進(jìn)行了分析，并將其綜合換熱系數(shù)擬合為冷卻水水流密度及鑄坯表面溫度的非線性函數(shù)，用于淬火-熱送模型的計(jì)算當(dāng)中。
　　通過(guò)對(duì)不同熱送工藝鑄坯溫度場(chǎng)的模擬計(jì)算，發(fā)現(xiàn)在采用輥道直接熱送工藝時(shí)，鑄坯入爐溫度常常處于兩相區(qū)溫度之間，而對(duì)于

3、高強(qiáng)度低合金鋼，兩相區(qū)溫度送裝易出現(xiàn)表面裂紋，故不能使用。而采用延時(shí)熱送的方式，通過(guò)下線堆冷使鑄坯表面溫度降至兩相區(qū)溫度以下，雖然能夠有效防止裂紋的產(chǎn)生，但堆冷耗時(shí)較長(zhǎng)，且熱量損失大，無(wú)法發(fā)揮熱送熱裝節(jié)能降耗、順行工藝、提高生產(chǎn)力等優(yōu)勢(shì)。而采用表面淬火-熱送工藝，鑄坯無(wú)需下線處理，熱送時(shí)間與輥道直接熱送基本相同。淬火后鑄坯表面一定厚度溫度降至兩相區(qū)溫度以下，而鑄坯心部仍保持高溫，在后續(xù)的輸送過(guò)程中，高溫心部將對(duì)表面進(jìn)行回火，使表面溫度回

4、升至600℃以上。淬火-熱送的節(jié)能效果仍然顯著，能量節(jié)約總量為輥道直接熱送能量節(jié)約總量的95％-75%，加熱爐燃料節(jié)約總量為17-21kgce/t。
　　根據(jù)淬火過(guò)程中冷卻速度的不同，鑄坯表面在淬火后可能會(huì)生成珠光體和鐵素體、貝氏體、馬氏體或是他們的混合組織。通過(guò)模擬鑄坯淬火熱送及再加熱過(guò)程中含鈮鋼在不同冷卻速度下的組織轉(zhuǎn)變情況，以及后續(xù)再加熱過(guò)程中的裂紋產(chǎn)生情況，發(fā)現(xiàn)快冷后組織若為珠光體或下貝氏體，鑄坯表面高溫性能較好，不易產(chǎn)生

5、裂紋。與此同時(shí)，結(jié)合重鋼現(xiàn)場(chǎng)淬火設(shè)備的具體情況，確定了高強(qiáng)度低合金鋼的冷卻速度范圍。
　　結(jié)合淬火初始溫度、淬火速度、淬火層厚度及淬火后節(jié)能效果等淬火要求，通過(guò)數(shù)值模擬的方式確定了高強(qiáng)度低合金鋼的合理淬火制度。考慮到淬火過(guò)程中鑄坯前進(jìn)速度過(guò)慢會(huì)降低生產(chǎn)效率，甚至影響連鑄及后續(xù)軋制工藝的順行，而冷卻水流量過(guò)大則易造成鑄坯內(nèi)部較大的溫度梯度，導(dǎo)致鑄坯開裂。故在確定的前進(jìn)速度及水流量范圍內(nèi)，取中間值最為合適。最后結(jié)合重鋼生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，進(jìn)行了