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1、钢水静压力对连铸大方坯轻压下过程的影响王晓东1，曹建刚2，王宝峰2，李建超2，丁 国 2(1 内蒙古科技大学高等职业技术学院，内蒙古包头 0140102 内蒙古科技大学材料与冶金学院，内蒙古包头 014010)摘 要：关于钢水静压力对轻压下过程影响方面的研究很少。本文采用热弹塑性有限元法通过对钢水 静压力对铸坯表面中央及角部应力应变、轻压下力、铸坯侧面鼓肚、压下效率和液固界面应力应变 的影响的分析，说明钢水静压力会减小表面中央的等效应力应变，但对角部的等效应力应变基本不 产生影响；钢水静压力的施加会增大轻压下力和铸坯的侧面鼓肚量；钢水静压力会减小固液界面的 压下量和压下效率；钢水静压力会使固液
2、界面的等效应力应变有所下降。总体来讲钢水静压力对大 方坯轻压下过程的影响较小，我们模拟计算时可以忽略其影响作用。关键词：钢水静压力；大方坯；轻压下；连铸Effects of ferrostatic pressure on soft reduction processin continuous casting bloomWANG Xiao-dong1, CAO Jian-gang2, WANG Bao-feng2,LI Jian-chao2 , DING Guo2(1 Higher Vocational and Technical School, Inner Mongolia Universit
3、y of Science & Technoledge, Baotou 0140102 Material and Metallurgy School, Inner Mongolia University of Science & Technoledge, Baotou 014010)Abstract: Effects of ferrostatic pressure on soft reduction process are less studied. In the paper, effects of ferrostatic pressure on stress-strain in the mid
4、-face and the corner of the bloom, soft reduction force, bulging in the narrow side of the blank, reduction efficiency and stress-strain in the solid-liquid interface are analyzed by thermal elastic-plastic finite element methed. It is demonstrated that the equavalent stress-strain in mid-face of th
5、e bloom will decrease with the increase of ferrostatic pressure applied, but change slightly in the corner zone; the soft reduction force and the narrow side bulge of the bloom will increase while the reduction of the solid-liquid interface, the reduction efficiency and stressstrain in the solid-liq
6、uid interface will decrease. It is concluded that ferrostatic pressure have less effect on soft reduction process and can be neglected in the simulation.Key words: ferrostatic pressure; bloom; soft reduction; continuous casting1 前言为了改善高碳钢大方坯连铸过程中的中心偏析和疏松的缺陷，各钢厂对轻压下技术产生了广泛 的关注。钢水静压力将会对轻压下过程产生一定的影响。本文
7、就这一问题通过数值模拟的方法进行 分析研究。2 某钢厂大方坯连铸机的基本情况表1是某钢厂大方坯连铸机的工艺参数，本文在这一工艺参数条件下建立了轻压下的数学模 型。表 1 连铸机工艺参数Table 1 Process parameters of the continuous caster参数数值弧长半径/m12铸坯规格/mmX mm280X 380标准拉 逋(m/min)0.70浇铸温度TC1490浇注钢种U71Mn结晶器高度mm850(有效高度750)3大方坯轻压下模型的建立本连铸方坯轻压下模型建立在方坯薄片基础之上，采用运动坐标系的二维切片法，即沿方坯横 断面方向截取方坯二维薄片断面的1/4
8、作为研究对象。单元划分采用四边形平面单元，建立二维非稳 态模型，如图1所示。研究该薄片从弯月面开始，以拉坯速度向下移动过程中，依次经过结晶器和 二冷区时所经历的整个过程。本模型特别考虑了铸坯温度场对轻压下过程的影响，建立了热力耦合 的热弹塑性模型，不仅考虑了由于温度变化产生热应变和热应力，而且材料的性能参数如弹性模 量、泊松比、屈服应力、热膨胀系数等也随温度变化。竹轴宽面角部窄面HH前HHH前HH前HHHHHHHHHHHHHHHHFEHH!HHHHHHHHHHHHHHHHH H 】1HHHHHHHHHHH H 】1HHHHHHHHHHHHHHH H 】1HHHHHHHHHHH H 】1HHHH
9、HHHHHHHHHHHH1HHHHHHHHHHHH1HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHFtIHHHHHH对称面对称面图 1 模型的网格划分Fig.1 Mesh of the model3.1模型建立的几点假设忽略辊子的接触传热；按热弹塑性模型进行计算，忽略蠕变变形对应力应变关系的影响；忽略相变应力、错弧应力和矫直应力等，应力分析中只计算静水压力、热应力和轻压下力的 作用；按理想弹塑性处理，不考虑应变硬化的影响；假设方坯二维薄片的力学行为满足广义平面应变假设；依据Mises屈服准则和Prandtl Reuss塑性流动法则，利用增量法求解；轻压下辊为刚性体，在实施
