水冷模鑄扁錠凝固過程及工藝參數(shù)探究的數(shù)值模擬.pdf

1、隨著我國機(jī)械、化工、電力工業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)大型厚板類產(chǎn)品的需求日益增多，對(duì)其產(chǎn)品質(zhì)量的要求也更加嚴(yán)格。生產(chǎn)厚板和特厚板的坯料包括模鑄扁鋼錠、鍛壓坯、初軋板坯及連鑄板坯等，采用初軋板坯生產(chǎn)特厚板整個(gè)流程項(xiàng)目投資大、能耗高、金屬綜合成材率低，而連鑄板坯受到規(guī)格、單重及壓縮比的限制，因此模鑄在生產(chǎn)大型扁鋼錠作為特殊鋼板和特厚板坯料上有重要地位。
　　而水冷模鑄具有冷卻強(qiáng)度大、凝固速率快、凝固組織好、生產(chǎn)效率高等質(zhì)量、成本和效率等多重優(yōu)勢(shì)

2、，近年來逐漸受到重視，國內(nèi)南京鋼鐵、營口中板等企業(yè)建立了水冷模鑄設(shè)備用以生產(chǎn)模鑄板坯錠。但從設(shè)計(jì)之初到現(xiàn)在由于缺乏澆注、凝固控制等系統(tǒng)工藝?yán)碚摓槠浼夹g(shù)支撐，至今仍未實(shí)現(xiàn)連續(xù)、穩(wěn)定地批量生產(chǎn)。本文以國內(nèi)某中板企業(yè)生產(chǎn)的水冷扁錠為原型，探索利用水冷模鑄和連鑄板坯輕壓下原理生產(chǎn)大型板坯錠的水冷模鑄扁錠輕壓下新工藝。對(duì)水冷模鑄的凝固過程進(jìn)行模擬，研究鑄錠與鑄模間氣隙形成規(guī)律及氣隙對(duì)鑄錠凝固過程的影響，為凝固過程無氣隙壓下提供理論依據(jù)。研究鑄錠固

3、液界面推進(jìn)過程為凝固末期液芯壓下提供理論支持，并模擬凝固末期輕壓下對(duì)鑄錠中心疏松縮孔的影響情況，以及對(duì)生產(chǎn)工藝參數(shù)進(jìn)行探究。
　　本文對(duì)2300 mm×2000 mm×500 mm尺寸水冷模鑄扁錠的充型及凝固進(jìn)行模擬研究，研究結(jié)果如下：
　　(1)當(dāng)澆注速度過小時(shí)，充型過程十分平緩，液面上升平穩(wěn)，但會(huì)在直澆道處產(chǎn)生分流現(xiàn)象，導(dǎo)致鋼液卷氣;當(dāng)澆注速度過大時(shí)，雖消除了分流現(xiàn)象，但充型過程中會(huì)引起鋼液噴濺，液面波動(dòng)較大導(dǎo)致卷渣現(xiàn)象

4、的產(chǎn)生。因此在模擬條件范圍內(nèi)最適宜的澆注速度為0.7 m/s。
　　(2)隨著澆注溫度的升高，鑄錠凝固組織的柱狀晶越來越發(fā)達(dá)，且一次縮孔深度也隨之增大。因此，在滿足順利澆注的前提下應(yīng)盡量降低澆注溫度，澆注溫度為1530℃較為適宜。
　　(3)當(dāng)鑄模四壁與底盤水冷強(qiáng)度相同時(shí)，凝固末期會(huì)產(chǎn)生枝晶“搭橋”現(xiàn)象，產(chǎn)生中心疏松縮孔。增大鑄模四壁與底盤冷卻強(qiáng)度差異，并對(duì)鑄鐵錠模四壁自下往上逐漸降低水冷強(qiáng)度可以有效地消除小中心縮孔現(xiàn)象。<

5、br>　　(4)在凝固開始很短一段時(shí)間內(nèi)鑄錠坯殼與鑄模之間開始形成氣隙，凝固75～100 s后氣隙寬度達(dá)到0.2～0.5 mm，開始對(duì)凝固過程傳熱產(chǎn)生顯著的影響，鑄錠表面節(jié)點(diǎn)溫度下降速率明顯減小。凝固結(jié)束時(shí)鑄錠窄面表面氣隙寬度較大，且兩個(gè)窄面表面氣隙寬度各異，靠近澆道一側(cè)窄面氣隙寬度為12～20mm，遠(yuǎn)離澆道一側(cè)窄面氣隙寬度為4～13 mm。寬面表面氣隙寬度較小，最大約6.5 mm。鑄錠坯殼與鑄模間形成氣隙使鑄錠完全凝固的時(shí)間延長了約5