【摘 要】
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9Ni钢具有高强度、优异的低温韧性以及良好的焊接性能,被广泛应用于液化天然气(LNG)储罐和运输船舶。其钢水粘度大、铸坯裂纹敏感性极强,在钢的连铸过程中,需要对铸坯进行均匀而有效的冷却。连铸过程的数值模拟,能够有效反映铸造系统温度变化、热应力演化的过程。可为分析缺陷成因,实现技术改造和工艺优化,提高铸坯的质量和性能提供可靠依据。某钢厂在直弧型板坯连铸机在生产9Ni钢过程中出现了铸坯裂纹缺陷及宏观偏
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9Ni钢具有高强度、优异的低温韧性以及良好的焊接性能,被广泛应用于液化天然气(LNG)储罐和运输船舶。其钢水粘度大、铸坯裂纹敏感性极强,在钢的连铸过程中,需要对铸坯进行均匀而有效的冷却。连铸过程的数值模拟,能够有效反映铸造系统温度变化、热应力演化的过程。可为分析缺陷成因,实现技术改造和工艺优化,提高铸坯的质量和性能提供可靠依据。某钢厂在直弧型板坯连铸机在生产9Ni钢过程中出现了铸坯裂纹缺陷及宏观偏析等质量问题,为了改善连铸坯的质量,本文利用ANSYS软件,计算了连铸过程的温度场和应力场分布,分析了质量缺陷的产生原因,并就改善连铸工艺提供理论支持。结果表明,对于截面尺寸为150mm ×3000mm,拉速为1.05m/min的板坯,在结晶器出口处坯壳厚度约为12mm,二冷段存在局部温度不均情况。沿拉坯方向5.72m处铸坯中心最高温度达到液相线温度,沿拉坯方向7.86m处板坯完全凝固;热应力分析结果说明,拉坯方向1/2处的边角、1/4板宽位置均具有较大的应力集中区且整体温度较低,尤其是在1/4板宽处还存在着较大剪应力,这两个位置裂纹倾向性较大。建议相邻扇区间的冷却采取平缓过渡的方式,对边角部进行保温,减小裂纹产生的可能性。本文进行了模拟连铸过程的铸造模型的设计,通过在9Ni钢凝固过程中施加静磁场、脉冲电流及电磁复合场,分析了模拟连铸条件下外场对凝固组织的影响。结果表明,无外场和单独静磁场作用下,铸锭凝固组织呈现相当发达的枝晶组织;在单独脉冲电流作用下,枝晶存在破碎和方向倾斜,但是破碎程度有限,且随着脉冲频率的升高,破碎程度减轻;在电磁振荡(静磁场+脉冲电流)条件下,枝晶得到很大程度的破碎,等轴化明显,且随着频率升高或占空比降低,凝固组织改善效果下降。在静磁场配合频率为20Hz时,占空比为15%脉冲电流作用时凝固组织表现最好。
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