大型软件msc.marc在钢铁连铸方面的应用

《大型软件msc.marc在钢铁连铸方面的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、大型软件MSC.Marc在钢铁连铸方面的应用1122崔立新，张家泉，陈志平，江中块（1.北京科技大学冶金学院炼钢所，北京100083；2.宝钢集团上海梅山有限公司上海200001）摘要：论述了连铸过程关键技术的特点。综合介绍了利用MSC.Marc进行连续铸钢领域弧形结晶器、轻压下等前沿技术的模拟计算情况。关键词：连铸结晶器轻压下MSC.Marc20世纪下半叶以来，世界钢铁工业的技术经济面貌发生了革命性变化，出现了两轮大规模的创新高潮（现代转炉炼钢、连续铸钢），推动了工业发达国家从钢铁产品数量扩张到结构优

2、化的战略转移。突出的贡献之一在于连续铸钢技术的工业化，取代了用钢锭模铸钢、初轧机开坯的第一代钢液成形技术，从而使从炼钢到轧制成材的工艺生产线连续化成为可能。而今，随着相关行业科学技术的进步，特别是控制技术的发展，传统连铸技术已无竞争能力可言，即将为以高效连铸、近终形连铸为代表的新一代连铸技术所代替。目前，连铸技术水平的高低已成为一个国家钢铁工业技术水平的重要指标之一。高效连铸技术是20世纪80年代中后期发展起来的，是连铸技术优化发展的方向。所谓高效连铸通常是指比常规连铸生产效率更高，以高拉速为核心，以高

3、质量、无缺陷铸坯生产为基础，实现高连浇率、高作业率的连铸系统技术。其核心是高拉速技术。至今为止，我国自主开发的高效连铸技术集成主要包括连续锥度结晶器、二冷动态控制、连续矫直、以及动态轻压下等系列关键技术。1连续锥度结晶器结晶器被视为连铸机的心脏，结晶器技术是当今连铸技术优化发展的核心技术之一。我们综合应用MSC公司的热/力耦合分析软件MSC.Marc和凝固、流动、热浮力和溶质扩散的三维耦合软件CFX，研究了结晶器内钢液流动、传热、坯壳分布特性。计算机仿真及生产实际结果表明，连续锥度结晶器能够强化初生凝壳

4、在结晶器内边、角部位的传热，且在纵断面方向热流分布均匀。1.1结晶器锥度对出结晶器坯壳厚度的影响结晶器锥度对出结晶器时铸坯的坯壳厚度影响，如图1所示。从图中可以看出，随着结晶器锥度的提高，出结晶器时坯壳厚度会相应有些增大。图1出结晶器坯壳厚度与结晶器锥度的关系1451.2结晶器锥度对铸坯表面温度的影响不同结晶器锥度条件下，1350×210mm出结晶器时铸坯表面温度沿拉坯宽度方向上的分布见图2所示（a为宽边的温度分布，b窄边的温度分布情况）。从图中可以看出，随着结晶器锥度的增加，铸坯表面温度有所降低。（a

5、）（b）图2铸坯表面温度沿拉坯宽度方向的分布同时，根据结晶器内铸坯的收缩行为的特点，发现采用连续的结晶器锥度的方式，对于铸坯角部温度影响较大。2带液芯压下技术随着钢材用户使用技术的发展，人们对钢铁产品的质量要求日益提高。而连铸坯中时常出现的成份偏析、中心疏松和中心裂纹等缺陷却一直是限制钢铁产品质量和产量获得进一步提高的一个令人头痛的问题。近年来，为了解决这些问题，国外分别应用：凝固末端轻压下技术、凝固末端重压下技术、凝固末端连续锻造技术、低温浇铸技术、电磁搅拌技术、凝固末端强冷却技术等。目前，连铸坯的轻

6、压下有两种基本含义：在铸坯凝固末端处进行的轻压下；离凝固末端较远处进行的轻压下，又称带液芯轻压下。轻压下技术主要包括的工艺参数有：压下位置、压下率/压下速率、总压下量。压下位置是轻压下技术重要的参数之一，但目前各文献资料介绍情况存在差异。大多数文献认为：恰当的轻压下位置是在铸坯凝固末端附近，fs＞0.8；少数人认为：轻压下区域位于凝固终点之前，也就是说轻压下发生在某一固相率之间，如浦项的轻压下位置是fs=0.5-0.8或fs=0.3-0.8。2.1压下位置的确定考虑轻压下装置的设置位置时，有三个准则：1

7、46（l）铸坯液芯的最后凝固点必须落在轻压下作用范围内，最理想的位置是在轻压下区的末端。如果铸坯液芯的最后凝固点在轻压下区的前部，则轻压下作用不能充分发挥，因为液芯只受到部分压下作用后即已凝固。相反地，如果铸坯液芯的最后凝固点超出轻压下区的末端，则中心偏析仍然产生。轻压下装置的位置决定后，必须有相应的铸速与其匹配，否则铸速变化必然引起铸坯液芯最后凝固点位置的变化，从而影响该点在轻压下作用区的位置变化。（2）轻压下装置产生的压力既不能影响现有连铸机的刚度，也不能影响支承辊的疲劳寿命。（3）为了避免铸坯内部

8、裂纹的产生，轻压下装置不能使固液两界面产生的应变，大于其固有的高温延展性。铸坯液芯最后凝固点的位置可以利用传热模型进行预测，也可以利用向结晶器钢水加Pb的透渗法迸行预测，然后根据实际工业生产条件予以校正。图3液芯端部位置与拉速的关系轻压下装置的位置决定后，必须有相应的铸速与其匹配，否则铸速变化必然引起铸坯液芯最后凝固点位置的变化，从而影响该点在轻压下作用区的位置变化。加拿大StelcoHilton厂对铸坯进行轻压下时，合适的铸速是0.85m