低合金高強度鋼連鑄板坯熱送過程中溫度控制的模擬研究.pdf

1、連鑄坯熱送熱裝技術(shù)對于緊湊式現(xiàn)代鋼鐵企業(yè)的流程順行，節(jié)能降耗有著重要意義。然而對于用途日益廣泛的高強度低合金鋼連鑄坯，在采用熱送熱裝生產(chǎn)工藝時卻容易出現(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＃板坯連鑄機鑄坯的熱裝熱送工藝為研究對象，以實現(xiàn)高強度低合金鋼連鑄板坯的熱送熱裝為目標(biāo)，從鑄坯熱送過程中的熱履歷出發(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。重點分析了表面淬火-熱送過程中鑄坯的溫度變化情況，通過實驗室研究對表面淬火過程中鑄坯與冷卻介質(zhì)之間的換熱行為進行了分析，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-熱送模型的計算當(dāng)中。
　　通過對不同熱送工藝鑄坯溫度場的模擬計算，發(fā)現(xiàn)在采用輥道直接熱送工藝時，鑄坯入爐溫度常常處于兩相區(qū)溫度之間，而對于

3、高強度低合金鋼，兩相區(qū)溫度送裝易出現(xiàn)表面裂紋，故不能使用。而采用延時熱送的方式，通過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，但堆冷耗時較長，且熱量損失大，無法發(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。而采用表面淬火-熱送工藝，鑄坯無需下線處理，熱送時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)的輸送過程中，高溫心部將對表面進行回火，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)淬火過程中冷卻速度的不同，鑄坯表面在淬火后可能會生成珠光體和鐵素體、貝氏體、馬氏體或是他們的混合組織。通過模擬鑄坯淬火熱送及再加熱過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，結(jié)合重鋼現(xiàn)場淬火設(shè)備的具體情況，確定了高強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，通過數(shù)值模擬的方式確定了高強度低合金鋼的合理淬火制度?？紤]到淬火過程中鑄坯前進速度過慢會降低生產(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，進行了