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      一種異型坯連鑄二冷輥縫調(diào)整方法與流程

      文檔序號(hào):11595982閱讀:來(lái)源:國(guó)知局
      一種異型坯連鑄二冷輥縫調(diào)整方法與流程

      技術(shù)特征:
      1.一種異型坯連鑄二冷輥縫調(diào)整方法,其特征在于,包括以下步驟:S1:先將連鑄二冷工段兩對(duì)夾輥之間的傳熱區(qū)域沿拉坯方向依次劃分為夾輥接觸傳熱區(qū)、輻射傳熱區(qū)、噴淋水傳熱區(qū)和水聚集蒸發(fā)傳熱區(qū)四個(gè)傳熱區(qū)域;分別計(jì)算各傳熱區(qū)域的長(zhǎng)度和熱流密度;再分別計(jì)算噴淋水傳熱區(qū)在鑄坯斷面周向上腹板、翼梢、窄面和翼緣區(qū)域的水流密度分布以及噴淋水傳熱區(qū)的面積;S2:根據(jù)S1得到的四個(gè)傳熱區(qū)域在拉坯方向上的長(zhǎng)度、熱流密度和噴淋水傳熱區(qū)在鑄坯斷面周向上的水流密度以及面積,建立基于異型坯連鑄二次冷卻特征和準(zhǔn)確邊界條件的二維有限元傳熱數(shù)值模型,基于二維有限元傳熱數(shù)值模型計(jì)算得到異型坯在不同凝固時(shí)期的溫度分布;S3:實(shí)際測(cè)試或計(jì)算鋼種的高溫力學(xué)性能參數(shù);基于高溫力學(xué)性能參數(shù)、高溫相變以及S2中傳熱模型計(jì)算得到的溫度分布,建立異型坯連鑄高溫應(yīng)力應(yīng)變模型;根據(jù)異型坯連鑄高溫應(yīng)力應(yīng)變模型,計(jì)算得到異型坯連鑄不同凝固時(shí)期鑄坯斷面等效應(yīng)變,并根據(jù)等效應(yīng)變得到異型坯特征位置在拉坯方向上的瞬時(shí)應(yīng)變率;S4:根據(jù)S3中計(jì)算得到的異型坯特征位置在拉坯方向上的瞬時(shí)應(yīng)變率,統(tǒng)計(jì)異型坯連鑄鑄坯特征位置在每一個(gè)時(shí)間步長(zhǎng)收縮的尺寸,得到異型坯連鑄不同凝固時(shí)期鑄坯各特征位置的二冷輥縫收縮曲線;S5:根據(jù)異型坯不同凝固時(shí)期鑄坯各特征位置的二冷輥縫收縮曲線,確定各對(duì)夾輥之間的距離,并對(duì)實(shí)際異型坯連鑄生產(chǎn)的二冷輥縫進(jìn)行調(diào)整。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異型坯連鑄二冷輥縫調(diào)整方法,其特征在于,所述步驟S1中噴淋水傳熱區(qū)的長(zhǎng)度Lspray按下式計(jì)算:式中,h為噴嘴到內(nèi)弧腹板中心的距離,單位為m:β為噴嘴在拉坯方向上的噴射角,單位為度;夾輥接觸傳熱區(qū)的長(zhǎng)度Lroll與夾輥半徑有關(guān),表示為:式中,A、B均為常數(shù),取值范圍為0.5-2.5;α為夾輥和鑄坯接觸部位弧長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的角度,單位為度;footroll,足輥;otherrolls,其他輥列;輻射傳熱區(qū)的長(zhǎng)度Lrad和水聚集蒸發(fā)傳熱區(qū)的長(zhǎng)度Leva相等,由下式計(jì)算:式中,D為夾輥間距,單位為m;噴淋水傳熱區(qū)的熱流密度qs表示為:qs=(C×Tsur-0.228×W0.805)(Tsur-Tf);式中,C為常數(shù),取值范圍為1000-4000;Tsur為鑄坯表面溫度,單位為℃;W為水流密度,單位為L(zhǎng)/(m2s);Tf為冷卻水溫,單位為℃;輻射傳熱區(qū)的熱流密度qrad表示為:qrad=εσ[(Tsur+273)4-(Tf+273)4];式中,ε為鑄坯表面黑度,取值范圍為0-1;σ=5.67×10-8W/(m2K4);夾輥接觸傳熱區(qū)的熱流密度qrol可以表示為:qrol=E×Tsur0.76×v-0.20×(α)-0.16;式中,E為常數(shù),取值范圍為5000-15000;v為拉速,單位為m/s;水聚集蒸發(fā)傳熱區(qū)的熱流密度qeva的表達(dá)式為:qeva=Mqrad(1+F);式中,M為修正系數(shù),在鑄坯斷面不同位置取值不同,其取值范圍為0.5-2.5;比例系數(shù)F用來(lái)區(qū)分水噴嘴和氣水噴嘴,不同類型噴嘴取值不同,其取值范圍為0.5-5。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的異型坯連鑄二冷輥縫調(diào)整方法,其特征在于所述步驟S1中,噴淋水傳熱區(qū)的噴淋水覆蓋在所述異型連鑄坯的腹板、翼梢和窄面上呈矩形,而在翼緣斜面上為梯形;異型坯在噴淋水傳熱區(qū)的水流密度W∑由下式得到:式中,θ為噴射角,角度為°;Q(θ)為噴射角θ下的水量,單位為L(zhǎng)/s;S∑為噴淋水覆蓋在異型坯上的面積,單位為m2;噴淋區(qū)域Σ的兩個(gè)端點(diǎn)對(duì)應(yīng)的噴射角分別為θ1和θ2,其值在0°和90°之間,具體根據(jù)噴嘴類型及耙距確定。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異型坯連鑄二冷輥縫調(diào)整方法,其特征在于,所述步驟S3中,所述異型坯特征位置分別為腹板、R角、翼梢和窄面。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異型坯連鑄二冷輥縫調(diào)整方法,其特征在于,所述步驟S3中,所述實(shí)際測(cè)試或計(jì)算的鋼種高溫力學(xué)性能參數(shù)包括以下幾種參數(shù)中的一種或多種:鋼種彈性模量、塑性變形參數(shù)、降溫過(guò)程中的熱膨脹系數(shù)以及泊松比;所述基于高溫力學(xué)性能參數(shù)以及S2中傳熱模型計(jì)算得到的溫度分布,建立異型坯連鑄高溫應(yīng)力應(yīng)變模型具體為首先選取異形坯的1/2斷面作為計(jì)算對(duì)象并劃分網(wǎng)格;然后用S2中建立的二維有限元傳熱數(shù)值模型對(duì)異型坯連鑄進(jìn)行傳熱計(jì)算,得到鑄坯傳熱邊界的熱流密度,并將此熱流密度加載到異型坯連鑄高溫應(yīng)力應(yīng)變模型中的傳熱模塊中;最后,基于以下假設(shè):塑性流動(dòng)由PrandtlReuss增量理論描述,鑄坯的屈服用VonMises屈服條件判斷和鑄坯遵從各向同性硬化理論,構(gòu)建異型坯連鑄高溫應(yīng)力應(yīng)變模型中的應(yīng)力應(yīng)變計(jì)算模塊。
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