【摘要】：通常把邊長大于等于220mm(含圓坯、矩形坯)的方坯連鑄機叫做大方坯連鑄機。大方坯連鑄機生產(chǎn)鋼種特殊且斷面較大,在澆注過程中易出現(xiàn)中心疏松、中心偏析和內(nèi)部裂紋等缺陷。為解決這一問題,新建的大方坯連鑄機都采用電磁攪拌、凝固末端壓下控制等技術(shù)。攀鋼2號大方坯連鑄機是國內(nèi)自主設(shè)計研發(fā)的首臺動態(tài)輕壓下大方坯連鑄機,該鑄機是能夠鑄造國內(nèi)最大斷面(360×450mm)的4流大方坯連鑄機,由于攀西地區(qū)釩鈦礦富蘊的特點,其生產(chǎn)鋼種合金鋼含量較高,易出現(xiàn)中心偏析和疏松。針對該問題開展攀鋼2號大方坯連鑄機動態(tài)輕壓下工藝及控制技術(shù),以及動態(tài)重壓下工藝及控制技術(shù),將該技術(shù)應(yīng)用于連鑄壓下的實際生產(chǎn)中,證明該技術(shù)能夠有效提高連鑄壓的產(chǎn)品質(zhì)量,優(yōu)化現(xiàn)有生產(chǎn)工藝,擴展該設(shè)備的產(chǎn)品類型和控制功能。本文從連鑄坯的工藝技術(shù)和質(zhì)量要求入手,對鑄坯的壓下控制系統(tǒng)、控制設(shè)備特性進行了深入的分析。通過對大方坯壓下技術(shù)的研究和總結(jié),并結(jié)合生產(chǎn)實際過程中的問題,提出針對性的解決方案,總結(jié)了系統(tǒng)開發(fā)和應(yīng)用效果,從而為該技術(shù)的應(yīng)用和擴展以及后續(xù)系統(tǒng)開發(fā)和實施提供了參考。
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TF341.6
【圖文】：

昆明理工大學(xué)碩士學(xué)位論文6當(dāng)鑄坯發(fā)生鼓肚變形時，容易引起凝固末端液相穴內(nèi)含富集溶質(zhì)元素的鋼液流動，從而形成中心偏析。然而，坯料的凝固端具有窄的液體尖端，并且樹枝狀“橋”阻礙鋼水形成“小鋼錠”結(jié)構(gòu)，從而周期性地和間歇地發(fā)生偏析和收縮。中心松動是在板坯中心凝固端的樹枝狀結(jié)構(gòu)之間產(chǎn)生的微小間隙[22]。中心偏析和孔隙度通常相互關(guān)聯(lián)，如圖1.2所示，典型的中心偏析和凝固過程中的中心孔隙度。圖1.2連鑄坯凝固工藝過程示意圖Fig.1.2Schematicdiagramofsolidificationprocessofcontinuouscastingbillet從圖1.2，在鑄坯凝固末端產(chǎn)生了中心偏析與疏松，從而降低了連鑄坯的質(zhì)量和鋼的韌性和耐蝕性，這嚴(yán)重影響了鋼的各方面的性能。如圖1.3所示為工業(yè)生產(chǎn)中常見的中心偏析與中心疏松。圖1.3鑄坯的中心偏析與疏松Fig.1.3Centersegregationandcenterporosityofslab針對這一鑄坯凝固特性，在鑄坯的某一固化區(qū)域中施加適量的還原，以補償殼體的凝固收縮并防止殘余鋼水的側(cè)向流動，并進一步減少富含溶質(zhì)的鋼水中的方向。液芯與坯料的方向相反流動允許溶質(zhì)元素在鋼水中重新分布，以改善中心偏析[23][24]。1.3論文主要的研究內(nèi)容連鑄壓下技術(shù)是消除板坯中心偏析和松動的有效手段。本論文對重壓下工藝和輕壓下工藝進行了詳細(xì)介紹和分析，著重分析了其模型的建立和控制系統(tǒng)的設(shè)柱狀晶生長樹枝晶生長等軸晶凝固兩相區(qū)兩相區(qū)中鋼液的滲透V偏析形成中心偏析中心疏松形成凝固結(jié)束

昆明理工大學(xué)碩士學(xué)位論文8第二章大方坯連鑄壓下技術(shù)的概述2.1引言在鑄坯的凝固過程的時候一定會產(chǎn)生晶間液相區(qū)溶質(zhì)元素的富集現(xiàn)象，這是因為鋼液的選分結(jié)晶特性所引起的。也在同樣情況下，富集溶質(zhì)連續(xù)不斷的向著鑄坯的中心附近進行不斷地補充，由此形成了中心偏析的現(xiàn)象（換言之：溶質(zhì)的含量在中心位置的時候比較高一些、而在周圍分布時較低一些）。對連鑄方坯而言，由于枝晶間會出現(xiàn)“搭橋”現(xiàn)象，這種現(xiàn)場的出現(xiàn)會導(dǎo)致中心疏松或殘余縮孔的產(chǎn)生，同時會出現(xiàn)上部鋼液補充下部鋼液被阻斷的現(xiàn)象，也不可避免的出現(xiàn)中心偏析[22][23]。針對鑄坯凝固這一特性，為了防止兩種現(xiàn)象的出現(xiàn)，即坯殼的凝固收縮以及殘余鋼液的橫向流動，因此需要在已經(jīng)凝固的某一個區(qū)域內(nèi)施加一定的壓下量來補償坯殼，作為輕壓下技術(shù)的基本思想。其作用主要有：①在這種壓下的作用之下能夠使得液芯中溶質(zhì)元素富集的鋼液可以沿拉坯方向的反方向流動，這就導(dǎo)致了溶質(zhì)的元素可以在鋼液中能夠進行重新的分配，這樣有利于減少中心偏析的產(chǎn)生。②同樣，在壓下的作用下，能夠直接消除鑄坯內(nèi)部空隙，這是鑄坯收縮造成的，這有效的阻止了晶間的鋼液向鑄坯橫向流動[25][26][27]。目前的壓下技術(shù)就壓力來源可分為兩類。第一類是很少運用的，且其用法部分和剛體行業(yè)節(jié)能減排的思想的方法，即熱應(yīng)力模式。這種方法使用在大斷面、表面裂紋敏感的鋼種效果非常差。它是采用鑄坯的強冷技術(shù)，使凝固的坯殼能夠向內(nèi)部收縮，這就能夠產(chǎn)生與機械力壓下相似的作用；第二類是機械應(yīng)力模式，即采用機械壓下的方法來補償鑄坯收縮（如下圖2.1所示）[28][29]。圖2.1連鑄坯凝固末端輕壓下示意圖Fig.2.1Schematicillustrationofsoftreductionatthefinalstageofstrandsolidification

昆明理工大學(xué)碩士學(xué)位論文16而實際上，鑄坯在結(jié)晶器內(nèi)冷卻凝固時，鑄坯已凝固坯殼和結(jié)晶器之間會產(chǎn)生氣隙，增加坯殼和結(jié)晶器之間的熱阻，致使熱流密度大大減弱，坯殼的生長速度減弱。因此，本文采用瞬態(tài)熱流密度對結(jié)晶器的邊界條件進行處理分析。Savage和Pritchard經(jīng)過多年的研究，得出了這樣一個結(jié)論：結(jié)晶器內(nèi)的傳熱是拉速和鑄坯所處位置到彎月面距離的函數(shù)，結(jié)晶器中瞬態(tài)熱流密度可以通過以下公式進行分析：q=ABt=ABz/v····························(3.10)其中，A=2.675，()=1.52.680/mBqzv。上述各式中，t表示時間，min；z指鑄坯所處位置到彎月面的距離，m；zm指結(jié)晶器的高度，m；v指拉速，m/min；q指平均的熱流密度，可由式(3.9)得到。(2)二冷區(qū)在二冷區(qū)內(nèi)，鑄坯中心處的鋼液熱量傳導(dǎo)至鑄坯的表面，在鑄坯的表面位置處通過與噴霧水滴換熱，達(dá)到冷卻的目的。此過程使得表面溫度下降，而鑄坯中心處的溫度還比較高。這樣的話，鑄坯的表面和鑄坯的中心處存在著較大的溫變量，即為鑄坯傳熱的動力所在。如圖3.3所示，二冷區(qū)鑄坯表面熱量的傳遞方式及所占比例為：鑄坯表面向周圍的輻射占25%，噴霧水滴蒸發(fā)占33%，噴淋水滴浸漬占25%，輥子與鑄坯接觸傳導(dǎo)占17%[39]。圖3.3二冷區(qū)鑄坯表面?zhèn)鳠岱绞绞疽鈭DFig3.3Schematicdiagramofheatconductionwaysofbloomsurfaceinsecondarycoolingarea對于二冷區(qū)傳熱的邊界條件，通常采取綜合對流換熱系數(shù)進行描述。具體是將鑄坯和輥子的接觸傳熱折算到對流傳熱，從而得到綜合對流換熱系數(shù)。綜合對

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本文編號：2786422