摘要
随着科技、社会生产力和经济市场的飞速发展，大断面、高品质钢材料的需求日益增加。而大断面连铸坯尤其是宽厚板坯、大方坯生产过程容易形成偏析、疏松、缩孔等质量缺陷。在各类铸坯质量控制技术中，轻压下技术和重压下技术对偏析、中心疏松、缩孔等缺陷改善效果明显。但轻压下技术和重压下技术的应用一定程度上增加了裂纹发生的风险，不合理的压下位置和过大的压下量极易引发裂纹缺陷。因此，在连铸轻压下和重压下技术有效改善偏析、疏松、缩孔的同时，若能有效控制裂纹缺陷，将进一步提高宽大断面连铸坯质量，不断推动高品质钢材的生产。 本文通过实验确定了中间裂纹萌生的临界准则和表面裂纹扩展的临界准则;建立连铸全流程热/力耦合模型对连铸过程铸坯热、力行为进行模拟和分析;并基于裂纹临界准则和连铸全流程热/力耦合模型建立了裂纹风险预测模型，对不同工况下裂纹缺陷发生的风险进行分析，进而对现场生产提出工艺优化路线。主要结论如下: (1)通过高温拉伸实验测定了轴承钢中间裂纹萌生的临界应变为0.05、微合金钢中间裂纹萌生的临界应变为0.04、高钛钢在750℃、800℃、850℃时角部裂纹扩展的临界应变分别为0.143、0.149、0.158，确定了相应钢种裂纹萌生和扩展的临界准则，为裂纹风险分析提供依据。 (2)依据实际铸机辊列建立了大方坯和宽厚板坯连铸全流程热/力耦合有限元模型，模拟分析了轴承钢大方坯、微合金钢宽厚板坯连铸全过程的传热及变形行为规律，模拟结果表明铸坯在弯曲段应变、应力开始增加，弧形段铸坯应变、应力基本保持不变，矫直段应变、应力增加，压下段应变、应力增加明显，且压下段铸坯中心应变较大、应力较小，压下变形能够较好传递到铸坯中心进而高效改善内部质量。 (3)基于裂纹萌生和扩展的临界准则以及连铸全流程热/力耦合模型，建立了中间裂纹萌生和表面裂纹扩展的风险预测模型，分析了轴承钢大方坯、微合金钢宽厚板坯中间裂纹萌生的风险以及高钛钢宽厚板坯表面裂纹扩展风险，并根据裂纹风险分析对现场生产提出工艺实施对策。
NETL