连铸板坯轻压下过程压下率理论模型

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1、连铸板坯轻压下过程压下率理论模型摘要通过对连铸板坯的轻压下过程分析，导出了求解铸坯压下率的理论模型，并考察了不同拉速下板坯压下率的变化规律。结果表明：压下率在轻压下入口处最大，沿拉坯方向近似线性减少；拉速每增加0.2m/min，平均压下率减少约0.04mm/m；压下速率的取值范围不受拉速影响，但沿拉坯方向呈线性减少，最大值不超过0.40mm/min，最小值不低于0.20mm/min；平均压下速率也不随拉速变化，保持定值0.29mm/min。关键词连铸板坯，轻压下，压下率，压下速率THEORETICALMODELOFSOFTRE

2、DUCTIONRATEFORCONTINUOUSCASTINGSLABLINQiyong,ZHUMiaoyongSchoolofMaterialsandMetallurgy，NortheasternUniversity，Shenyang，ChinaABSTRACTInthepresentwork,basedontheanalysisofcontinuouscastingslabsoftreductionprocess,atheoreticalmodeltosolvesoftreductionratewasdeduced,and

3、theeffectofcastingspeedonreductionratewasinvestigated.Theresultsshowthatthereductionrateisthebiggestattheentryofsoftreductionzone,anddecreaseslinearlyalongthestrand.Asthecastingspeedincreasesby0.2m/min,theaveragereductionratedecreasesby0.04mm/m.Itseemsthatcastingspe

4、edhasnoeffectontherangeofreductionvelocitywhichchangeslinearlyfromthe0.40mm/minto0.20mm/min,andtheaveragereductionvelocity,whichalsoisindependentofcastingspeed,keepsthevalueof0.29mm/min.KEYWORDScontinuouscastingslab,softreduction,reductionrate,reductionvelocity连铸坯轻压

5、下技术目前已被公认为改善连铸坯凝固过程中心偏析和疏松，提高内部质量最有效手段之一[1-5]。尤其是动态轻压下技术，已成为现代连铸机水平的标志[6-8]。当前，对轻压下技术的研究集中在工业试验和实验研究[9-12]；对轻压下技术的理论研究有少许报道[11-14]，主要集中于对轻压下过程铸坯的应力应变分析。通过检测铸坯中心质量的状况来制定轻压下技术的关键工艺参数是当前采用的主要手段。但由于实验成本高以及实验次数少等因素，所得工艺参数往往很难达到理想的状态，特别是新钢种压下参数的确定困难就更大。因此，对轻压下过程的理论研究分析显得迫

6、切而重要。压下率是轻压下技术的关键参数之一，其定义为单位长度上的压下量，单位mm/m。本文通过板坯轻压下过程分析，导出了描述压下率的理论模型，并结合实际条件，考察了拉速对压下率的影响规律。1压下率理论模型与求解1.1模型推导连铸坯中心偏析与疏松的形成原因：凝固末端两相区内钢液的凝固收缩导致液相体积的减小，从而形成局部压降。该压降将会导致中心附近枝晶间的富集偏析元素钢液流动、汇集并最终凝固，从而形成中心偏析，体积补偿不充分就形成了中心疏松。四分之一连铸板坯横截面如图1所示。图1铸坯横截面示意图图1中铸坯横截面由液相区A1、两相区

7、A2、固相区A3组成；横坐标x表示宽面方向，纵坐标y表示厚度方向，垂直于纸面方向为z方向，即拉坯方向；Xsuf为窄面右表面在x方向上的位置，Ysuf为宽面上表面在y方向上的位置。在铸坯横截面内的质量流量（M）用下式表示。（1）式中为液相率，用表示，。、分别为固相、液相密度。当液相速度（）和固相速度（）相等时，即，就能防止凝固末端两相区内富集偏析元素的液相流动汇集，从而防止中心偏析和疏松的形成。同时在铸坯凝固过程中，横截面总的质量流量在z方向为定值，即，这样才能保证成品断面尺寸一致。于是在（1）式中令，整理可得式（2），即（2）

8、上式对z求导数，并令，整理后可得：（3）式中由下式表示。（4）在（3）式中，相当于压下率，与温度和变形有关。为了求解压下率，假设铸坯在轻压下过程中无宽展（）和z方向无延伸（），这样就可得到补偿热收缩和凝固收缩的铸坯轻压下必要压下率（），即：（5）1.2模型求解由（5）式可知，