连铸坯内部质量裂纹和缩孔协调优化方法的研究

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1、万方数据东北大学硕士学位论文目录5．1．3Q235存在的质量问题⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．605．2模型的校正参数与Q235质量问题的分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯615．2．1校正之后的模型参数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯615．2．2模型计算分析Q235质量问题⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．625．3裂纹和缩孔协调优化的应用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯635．3．1Q235铸坯冶金准则的确定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．635．3．2调整后的

2、二冷区各段水量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯635．4优化前后应力场、温度场和质量指标的对比⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯645．5与现场调整结果的对比⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯665．6本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯69第6章结论与展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯716．1结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．716．2展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

3、⋯⋯．72参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯73致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．77．．IX．．万方数据东北大学硕士学位论文第1章绪论1．1课题研究的意义第1章绪论从上个世纪50年代我国引入连铸技术，到目前我国连铸钢产量连续多年位居世界第一的位置，这60多年来我国的连铸技术发展突飞猛进，许多企业的连铸技术和设备均己达到了国际水平。随着我国连铸事业蒸蒸日上，阻碍我国成为钢铁强国的一些问题也随之而来，例如我国的钢材高端产品的质量不稳定，吨钢成本较高、

4、节能减排的技术落后于发达国家等多个方面，其中产品质量不稳定是阻碍我国连铸生产的一个主要因素。钢铁生产作为我国支柱产业连续发展多年，目前我国的钢铁企业的规模和钢的年产量已日趋饱和，改善提高连铸质量是我国目前钢铁事业发展的大方向，对现有的传统连铸生产工艺改造升级、对连铸坯质量精确的控制是当前的大势所趋。在连铸生产过程中，由于二冷却制度的不合理会导致铸产生裂纹、缩孔、偏析等质量缺陷，优化二冷水是改善铸坯质量的关键环节，传统的质量控制方法是通过建立凝固传热模型计算铸坯表面温度，以铸坯表面的温度为目标，通

5、过调整二冷水量来控制铸坯的表面温度在一个合理的范围内波动，以此来改善铸坯的质量，但是调整水量只是为了单纯的解决某一种质量缺陷，在解决一种缺陷的同时可能加重其他质量缺陷。因此建立铸坯质量模型，以铸坯的各项质量指标为目标，进行二冷优化可以协调铸坯的质量。铸坯内部质量的控制是一个的多目标协调优化控制。对于铸坯众多的质量问题，传统的多目标算法可以解决单一学科的多目标优化问题，例如通过调整二冷水量来解决裂纹和缩孔的质量问题，但是随着解决方法即学科的增加，控制变量更多，问题更加复杂，传统的优化算法就很难再胜

6、任，优化过程中往往陷入局部最优或者不收敛，而协同优化(cO)可以解决这一问题，它是目前解决航天、航海、汽车、机器人等领域中生产设计问题的有效方法，因此从连铸发展的长远角度考虑，将CO方法应用于改善连铸生产中铸坯质量是有意义的。万方数据东北大学硕士学位论文第1章绪论1．2铸坯内部裂纹和缩孔的形成及影响因素铸坯生产中出现的裂纹和中心缩孑L是铸坯的常见质量缺陷，严重影响产品质量，是目前铸坯连铸需要解决的关键问题。因此研究裂纹和中心缩孔形成的原因，分析影响裂纹和中心缩孔的各项因素，对改善铸坯质量有重要的

7、意义。1．2．1连铸坯裂纹形成的原因和影响因素连铸坯裂纹是影响铸坯质量的一个主要缺陷，根据统计在铸坯的各类缺陷中有50％是裂纹‘¨，铸坯生产过程中产生的裂纹轻则影响产品质量，重则会导致漏钢事故发生，严重影响生产效率。裂纹可分为表面和内部裂纹，它的形成是一个由凝固、传热、传力相互作用的过程，热应力、矫直力、钢水的静压力等各种应力综合作用于铸坯上，使铸坯的凝固前沿产生的应变和应力超过了钢允许的最大应变和应力时便会产生裂纹，不同钢种对裂纹形成的敏感程度是不同的，连铸机设备和铸造工艺也导致裂纹产生的原因

8、【21。因此铸坯在生产过程中是否产生裂纹，主要取决于以下四个方面：(1)凝固坯壳所承受的外力铸坯受到的各种外力是铸坯产生裂纹的外在原因和影响因素，铸坯所受到的外力通常有以下几种【3．5】。①热应力铸坯在冷却凝固过程中，沿铸坯横向或者纵向温度逐渐降低形成温度梯度，这使得铸坯本身产生热应力。热应力表现在凝固前沿的压应力和轴向压缩应力：铸坯表面的张应力和轴向拉伸应力：温度较低的铸坯受到相邻温度较高铸坯的拉应力，而温度较高的区域则产生压应力；由于坯壳表面温度分布不均导致坯壳表层收缩速度不同而产生的张应力