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连铸生产过程中二次冷却控制是一个非常重要的环节,二次冷却控制的好坏将直接影响铸坯的质量,如果控制不佳,将会造成铸坯形状缺陷、内部缺陷和表面缺陷,同时,二次冷却控制还影响着铸坯凝固速度和拉坯速度,所以连铸二次冷却技术的研究在连铸生产中具有重要的意义。
中、高碳钢由于碳含量比较高,与普通钢的连铸相比,铸坯更容易产生缩孔、偏析和裂纹,铸坯的质量难以得到保证。由于目前对中、高碳钢的工艺技术和生产经验相当欠缺,因此很有必要研究中、高碳钢的连铸二冷技术,制定出适合中、高碳钢的二冷制度。
本论文根据实际情况,选择了有代表性的45钢和SWRH82B钢从600℃到1300℃进行高温拉伸实验。试验在Gleeble-1500D热模拟机上进行,以断面收缩率为主要指标进行了连铸坯高温力学性能测试,找出了这两种钢的高温脆性温度区,其中主要是找出第三脆性温度区,从而制定出了这两类钢种二冷区的目标表面温度曲线;同时结合现有的实验条件,采用热分析仪测定了这两种钢的热容,并对这些测量数据进行了分段回归,将回归公式应用到了数学模型中。
根据现有的二冷仿真软件存在的某些不足,如操作复杂、界面单调、图形化显示输出功能不完善、边界条件过于简化等。在总结前人研究成果的基础上,建立了方坯连铸二维凝固传热数学模型,确定了准确的边界条件,运用有限差分法对偏微分方程进行离散和求解,并用VisualBasic语言编写计算程序,开发了操作方便、界面直观、功能强大的通用的仿真软件。
结合具体连铸机,用编制的仿真软件对中、高碳钢(以45钢和SWRH82B钢为代表)进行仿真及优化计算,通过对冶金准则满足情况的比较,二冷表面温度变化曲线的比较、以及表面横向温度分布的比较等,获得了以45钢和SWRH82B钢为代表的中、高碳钢的二冷各段的冷却水量与拉速的变化关系,计算出了中、高碳钢在不同拉速下的二冷比水量和有效比水量,最终确定了中、高碳钢的二冷制度。
将研究的仿真软件在攀成钢厂进行验证,实践表明仿真计算的温度与实测温度吻合较好,说明了仿真软件计算准确性较好,同时间接说明了所研究的二冷制度具有较好的推广应用价值。