電磁攪拌作用下結(jié)晶器內(nèi)連鑄坯凝固傳熱與應(yīng)力的數(shù)值模擬.pdf

1、裂紋缺陷是連鑄生產(chǎn)中主要問題之一。連鑄坯裂紋缺陷的形成與凝固初期高溫的熱/力學(xué)行為密切相關(guān)。電磁攪拌技術(shù)的廣泛應(yīng)用更增加了此類問題的復(fù)雜性。本文以電磁攪拌作用下結(jié)晶器內(nèi)連鑄坯凝固傳熱與應(yīng)力數(shù)值模擬為選題，開展深入研究，對探索電磁攪拌作用下連鑄工藝規(guī)律，指導(dǎo)連鑄生產(chǎn)具有的重要的現(xiàn)實(shí)意義和實(shí)用價(jià)值。 本文對凝固傳熱有限元研究、連鑄坯應(yīng)力分析以及氣隙問題的研究概況作了綜述，并采用Gleeble-1500熱模擬試驗(yàn)機(jī)，測試的12Cr1M

2、oV和12Cr2MoWVTiB兩種鑄坯，結(jié)果表明：這兩種連鑄鋼具有相類似的應(yīng)變硬化流變曲線。熱塑性和脆性區(qū)基本相同，12Cr2MoWVTiB的塑性隨溫度變化平穩(wěn)，受應(yīng)變速率的影響也相對較小。應(yīng)變速率的提高均使連鑄鋼的強(qiáng)度提高。 在充分考慮材料物性參數(shù)、屈服參數(shù)于溫度和應(yīng)變速率相關(guān)情況，利用ANSYS軟件建立了結(jié)晶器內(nèi)電磁攪拌下連鑄坯凝固傳熱與應(yīng)力分析耦合模型，模擬結(jié)果表明：耦合模型，可以定量地描述坯殼與結(jié)晶器壁間氣隙的大小各分布

3、。隨著坯殼的下移，在縱向上氣隙厚度逐漸變大，氣隙成為阻礙坯殼表面?zhèn)鳠岬闹饕h(huán)節(jié)。 電磁攪拌下的耦合模擬結(jié)果表明：電磁攪拌使得鑄坯內(nèi)溫度場明顯均勻化，加快鋼液熱量的釋放，氣隙厚度比無電磁攪拌減小。由于施加電磁攪拌，加大了鋼水的流動等影響，使得坯殼應(yīng)力加大，結(jié)晶器的內(nèi)外壁變形加大，在結(jié)晶器出口處變形增大。施加和提高攪拌強(qiáng)度，都可以使得坯殼厚度增大。 錐度結(jié)晶器可以大大減小氣隙的形成。在結(jié)晶器上部氣隙寬度增大較快，而在結(jié)晶器下

4、部增大相對變緩。由此可知，采用傳統(tǒng)的單錐度結(jié)晶器并不能合理有效的彌補(bǔ)坯殼的凝固收縮。為了有效抑制氣隙的形成，應(yīng)該采用梯度錐度結(jié)晶器。 增大拉速可以減小氣隙形成。而且，鑄坯表面溫度回升減小，使得結(jié)晶器出口出口處得應(yīng)力值減小，減小產(chǎn)生內(nèi)裂的可能性。增大結(jié)晶器的冷卻強(qiáng)度，可以降低坯殼表面溫度，增加坯殼厚度。但是，過度增大水量對改善結(jié)晶器熱流效果并不明顯，并使溫度梯度加大，坯殼應(yīng)力相應(yīng)增加。因此在制定拉坯工藝時(shí)，應(yīng)綜合考慮結(jié)晶器錐度、拉