连铸方坯轻压下内裂纹形成研究

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1、连铸方坯轻压下内裂纹形成研究王一成，胡鹏（钢铁研究总院连铸国家工程研究屮心，北京100081）摘要：通过ABAQUS/Explict建立方坯轻压下热力耦合模型，并通过凝固相变模型计算裂纹敏感性温度区间，研究内裂纹形成机理，得到了轻压下过程方坯温度分布、应力应变状态，分析了轻压下过程中脆性温度区内裂纹与等效塑性应变、最大主应力的关系。研究结果表明脆性温度区内应变超过临界应变或存在拉应力时内裂纹开始萌生，脆性温度区拉应力是造成裂纹形成的最耍因素，分析结果为优化轻压下工艺提供了参考，可以优化铸坯压下的变形分布，提高铸坯内部质最。关键词：方坯；轻压下；内裂纹；形成；有限元中图分

2、类号:TF777」ResearchonformationofinternalcracksbysoftreductioninbilletcontinuouscastingWangYicheng,HuPeng(NationalEngineeringandResearchCenterforContinuousCastingTechnology,CenterIronandSteelInstitute,Beijing100081,China)Abstract:Toinvestigatetheformationofinternalcracksinsteelbilletsduring

3、softreductionwithliquidcore,fullycoupledthermo・mechanicalfiniteelementmodelsweredevelopedbyABAQUS/Explict,andsensitivetemperaturerangeofinternalcrackwascalculatedbysolidificationphasetransitionmodel.Withthefiniteelementmodels,thetemperaturedistribution,thestressandstrainstatesinthebillet

4、werecalculated・Therelationbetweeninternalcracksandequivalentplasticstrain,aswellasmaximalprincipalstresswasanalyzed.Theresultsindicatethatinternalcrackswillbeinitiatedwhentheaccumulatedstrainexceedsthecriticalstrainortheappliedtensilestressexceedsthecriticalfracturestressduringsolidifica

5、tion.Theresultscanprovidereferencesfortheoptimizationofsoftreductioninstranddeformationdistributionandimprovingtheinternalqualityofthestrand.Keywords:Billet;Softreduction;Internalcrack;Formation;FEM1前言连铸方坏中心疏松和屮心缩孔是影响内部质量的最主耍因素，轻压下技术能够通过压缩凝固末端补偿凝固收缩的方式改善偏析和疏松。然而轻压下后的方坯通常在内部岀现裂纹，裂纹沿着拉坯方向出

6、现在铸坏中心到表面的范围内。内裂纹的形成与糊状区的强度和塑性冇直接关系U7。图1为连铸糊状区的机械性能和固■液晶面对应的组织的示意图。在零强度温度(ZST)以上，钢的强度和塑性为零，材料特性表现为液相。在液相不渗透温度(LIT)和液相之间形成的热断裂被周围的液相填充，消除裂纹。在LIT和ZDT之间，为脆性温度区(Brittlenesstemperaturerange),rfr丁•溶质元索的微观偏析导致的枝晶间液膜的存在,初始凝固钢像固相一样易生产裂纹。在脆性温度，凝固时当累积的应变超过了临界应变，或拉伸应力超过了临界断裂应力易产牛裂纹，裂纹敏感性温度区间应力应变状态决定

7、了裂纹产生的可能性⑹。Temperature图1连铸坯液芯附近机械性能示意图Fig.1SchematicdiagramofmechanicalpropertiesneatmeltingpointduringcontinuouscastingofbiIlet(3Ejouowunpa』％)为了研究轻压下过程中内裂纹形成，建立了三维热力顺序耦合模型以及凝固相变模型,计算了方坯脆性温度区(LIT和ZDT),并得到了裂纹敏感性温度区间内应力应变状态，根据模拟结果分析了脆性温度区间铸坯变形和内裂纹形成的关系。2模型的建立2.1凝固相变模型糊状区划分为