D0I:10.13374/j.issn1001-053x.1999.05.032 第21卷第5期 北京科技大学学报 Vol.21 No.5 1999年10月 Journal of University of Science and Technology Beijing 0ct.1999 薄板坯连铸液芯铸轧铸坯变形特点 逯洲威 蔡开科 张家泉 北京科技大学冶金学院，北京100083 摘要采用弹塑性大变形热力耦合有限元法，模拟薄板坯连铸液芯铸轧过程中的坯壳变形， 指出液芯铸轧初始阶段坏壳较薄时铸坯纵向伸长可以忽略，但铸轧后期坯壳较厚时铸坯纵向 伸长不能忽略，分析影响铸坯纵向伸长的主要因素，给出铸坯纵向塑性应变与坯壳厚度和压下 率的关系. 关键词薄板坯连铸：铸轧：纵向伸长 分类号TG249.71 铸轧过程中铸坯变形对确定铸轧过程中的 Cremer的分析与Eisermann的分析结论不 轧辊转速，保证相邻轧辊转动协调，避免轧辊转 一致，与ISP工艺的铸轧技术也不一致.本文 动不协调而引起铸坯鼓肚或拉长有一定的影 应用有限元软件MARC,采用弹塑性大变形热 响， 力耦合有限元法，模拟碳含量为0.1%的低碳钢 Wunnenberg曾对Eisermann的研究作了介 薄板坯连铸液芯铸轧时的铸坯变形，并分析影 绍：用空芯St37板坯试样模拟铸轧，试样尺寸 响铸坯变形的主要因素， 为30mm×130mm×400mm,壁厚10mm,中空 10mm,表面刻上1cm×1cm格子用来计算轧后 1有限元模型 变形：试样在保护气氛中加热至1100℃后轧制， 图1所示为铸坯的有限元离散网格，轧辊 结果发现轧制变形主要发生在边部，铸坯窄面 简化为刚性体.铸轧时，宽面坯壳的伸长是轧辊 向外鼓肚，铸坯宽面几乎没有伸长， 与铸坯液芯对坯壳的压力和起始于铸坯侧边的 曼内斯曼-德马克(Mannesman--Demag)公司 剪应力共同作用的结果.Wunnenberg指出，在压 的ISP工艺在二冷区扇形段对液芯铸坯铸轧时 下率等于20%时，起始于侧边的剪应力引起的 拉坯速度等于常数，认为液芯铸坯减薄由逆向 宽面伸长只有1%，所以轧辊与铸坯液芯对坯壳 挤出液芯造成，忽略宽面坯壳纵向塑性应变. 的压力是宽面坯壳伸长的主要原因.本文采用 Cremer在双辊轧机上轧制不同壁厚空芯 二维有限元模拟，这种模型简单，机时费用低， 板坯试样来模拟不同坯壳厚度液芯铸坯的铸 而且重点突出铸坯液芯压力对宽面坯壳纵向伸 轧，试样高60mm,宽150mm,壁厚分别为 长的作用 10mm,20mm,25mm,压下率等于15%：当试样 壁厚等于10mm时试样伸长1%，当壁厚等于 20mm时试样伸长2.6%，当壁厚等于25mm时 试样伸长4%.由此得出结论，坯壳厚度不同， 铸轧时铸坯的变形方式也不同.当铸坯接近完 全凝固时，铸轧过程中宽面坏壳随窄面坯壳而 伸长.当坯壳较薄时，铸轧过程中窄面坯壳向外 鼓肚而宽面坯壳几乎没有变形.Cremer基于有 限元分析得出与上述实验-一致的结论. 1999-03-07收稿运洲城男，32岁，博士 图1有限元离散网格 *国家自然科学基金课题No,59574015)
第 12 卷 第 5 期 1 9 9 9 年 1 0 月 北 京 科 技 大 学 学 报 J o u r n a l o f U n i v e r si yt o f S e i e n e e a n d eT e h n o l o yg B e ij i n g V 6 1 . 2 1 N 0 . 5 O Ct . 1 9 9 9 薄板 坯 连 铸 液 芯 铸 轧 铸 坯 变形特 点 逮 洲威 蔡开 科 张 家泉 北京科 技大 学冶 金学 院 , 北 京 10 0 08 3 摘 要 采用 弹塑 性大 变形热 力 祸合有 限元 法 , 模拟 薄板 坯连铸 液芯铸 轧过程 中 的坯 壳变 形 , 指 出液 芯铸 轧初 始阶 段坯 壳较 薄 时铸 坯纵 向伸长 可 以忽 略 , 但铸 轧后 期坯壳 较厚 时铸坯 纵 向 伸 长不 能忽略 . 分析 影响铸 坯纵 向伸 长 的主要 因素 , 给 出铸坯 纵 向塑 性应变 与坯 壳厚度和 压下 率 的关 系 . 关 键词 薄 板坯 连铸 : 铸轧 ; 纵 向伸 长 分 类号 T G 2 4 9 . 7 1 铸 轧过程 中铸 坯 变形 对确定铸轧 过程 中的 轧 辊 转速 , 保证 相邻 轧辊 转动 协 调 ,避免轧辊 转 动 不 协 调 而 引 起铸 坯 鼓肚 或 拉长 有 一 定 的 影 响 . wu n en be gr 曾对 iE se mr an n 的研 究作 了 介 绍 : ,〕: 用 空 芯 S t 3 7 板坯试样 模拟铸轧 , 试样尺 寸 为 3 0 m m 只 1 3 0 m m x 4 0 0 nmr , 壁 厚 I o m m , 中 空 10 m m , 表 面 刻上 I c m xl c m 格 子 用 来 计 算轧后 变形 ; 试样在保护气氛 中加热 至 1 10 ℃ 后 轧制 , 结 果 发现 轧制变形 主 要 发生 在边 部 , 铸 坯窄面 向外鼓肚 , 铸坯 宽面几乎 没 有伸长 . 曼 内斯曼 一德马 克 (M a n e sm an 一 e m ag ) 公司 的 IS P 工 艺 在 二 冷 区 扇形 段对 液芯 铸坯 铸轧 时 拉 坯 速 度等 于 常数 , 认 为 液芯 铸坯 减 薄由 逆 向 挤 出液芯 造成 , 忽 略 宽面坯 壳纵 向塑 性 应变 {润 . Cr e m 合〔4〕在双辊 轧机上 轧 制 不 同壁 厚空 芯 板坯 试样 来 模拟 不 同 坯 壳 厚度 液 芯 铸 坯 的 铸 轧 , 试样 高 60 m m , 宽 15 0 m m , 壁 厚 分别 为 I Om m , 2 0 m m , 2 5 m m , 压 下 率等 于 15 % ; 当试样 壁 厚 等于 10 m m 时试样伸 长 1 % , 当壁厚 等于 2 0 m m 时试样 伸 长 2 . 6 % , 当壁 厚等于 25 m m 时 试样伸长 4 % . 由此得 出 结论 , 坯壳厚度 不 同 , 铸轧 时铸坯 的变 形 方式 也 不 同 . 当铸坯接近 完 全 凝 固时 , 铸轧过程 中宽面 坯 壳随 窄面坯 壳而 伸长 . 当坯 壳较薄时 , 铸 轧 过程 中窄面 坯壳 向外 鼓肚而 宽面 坯 壳几 乎没有 变形 . C er m e r 基于 有 限 元分 析得 出 与上 述实验 一 致 的结论 . 19 9 9 一 03 一 0 7 收稿 途洲 威 男 , 3 2 岁 , 博士 * 国 家 自然科 学基金 课题 (N 0 . 5 9 57 4 0 巧 ) C re m er ;[] 的分析 与 iE se rm iarn 的分析结论不 一 致 , 与 ls P 工 艺 的铸轧技术 〔 23] 也不 一 致 . 本文 应 用有 限元 软件 M A R C , 采用 弹塑 性大变 形热 力祸合 有 限元法 , 模拟碳含量 为 0 . 1 % 的低碳钢 薄 板坯连铸 液芯 铸轧 时 的 铸坯 变形 , 并分 析影 响 铸坯变形 的主 要 因 素 . 1 有限 元模 型 图 1 所示 为铸坯 的有 限元 离散 网 格 , 轧辊 简化 为刚性体 . 铸轧时 , 宽面坯壳的伸长 是轧辊 与铸坯 液芯 对坯壳 的压 力和 起始于 铸坯 侧边 的 剪应 力共 同作用 的结 果 . W t l im en b e gr 指出 , 在压 下 率等于 20 % 时 , 起始于 侧边 的剪应 力 引起 的 宽面 伸 长 只 有 1 % , 所 以轧 辊 与铸坯液芯 对坯壳 的压 力是 宽面 坯 壳伸 长 的 主 要 原因 . 本 文 采 用 二 维有 限元 模拟 , 这 种模型 简 单 , 机 时 费用低 , 而且 重 点突 出铸坯液芯 压 力对 宽面 坯 壳纵 向伸 长 的作用 . 图 1 有 限 元离散 网格 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1999. 05. 032
Vol.21 No.5 速洲城等：薄板坏连铸液芯铸轧铸坏变形特点 ·433· 假定铸轧是在二冷区垂直段由铸坏两侧的 10T 123↓5 轧辊同时对称压下，为了分析不同坯壳厚度对 是 111 8 铸坯纵向伸长的影响，文中假定只有铸坯厚度 总 方向的传热而忽略纵向传热，所以在铸轧前铸 6 /199号单元 坯纵向不同位置坯壳厚度相同.假定冷却条件 2119号单元 不变，坯壳厚度随着冷却时间变化.则分别对不 3 139号单元 4159号单儿 同坯壳厚度的铸坯铸轧，分析坯壳厚度对铸坯 0 5179号单元 纵向伸长的影响.对同一坯壳厚度的铸坯分别 0.0 0.5 1.01.52.02.5 用不同的压下率铸轧，分析压下率对铸坯纵向 伸长的影响.铸坯厚50mm,由于对称，取铸坯 图2铸轧过程中固芯铸坯产生的纵向塑性应变， 厚度的一半为研究对象，对称面上厚度方向没 压下率=8%，铸还厚度=50mm 有位移.拉速5m/min.材料各向同性，遵守Von 的有限元模型计算的压下率等于8%时固芯铸 Miss流变规律.材料性质随温度变化，具体数 坯产生的纵向塑性应变，由图可知，它与解析计 值见文献[5】. 算结果一致，说明本文的有限元模型是正确的. 二冷区铸坯沿拉坯方向的运动是主动辊与 2.2坯壳厚度对铸坯纵向塑性应变的影响 铸坯的摩擦力及铸坯重力共同作用的结果.文 铸轧时，影响铸坯纵向伸长的因素很多，其 中的模拟忽略摩擦力和重力，而假设未变形区 中压下率和坏壳厚度是2个主要因素.在压下 坯壳的速度等于拉坯速度，这样大大简化模型， 率一定时，坯壳厚度是铸坯纵向伸长的决定因 同时不会对铸坯变形影响太大， 素 为了沿用现有的弹塑性力学有限元方法， 图3所示是压下率等于8%时铸坯纵向塑 可以对铸坯液芯作简化或等效处理.一种方法 性应变与坯壳厚度的关系.从图中可以看出，坯 是剔除液芯单元，将其对坯壳的作用转化为相 壳厚度等于7.4mm时，纵向塑性应变数值约等 应的分布载荷.另一种方法是计算域包括坯壳 于2%，与固芯铸坯相差甚远，所以可以忽略铸 与液芯，但为了避免计算域不同状态单元刚度 轧过程中薄坯壳液芯铸坯产生的纵向塑性应 相差悬殊造成计算收敛困难甚至刚度矩阵奇 变.坯壳厚度等于12.6mm时，纵向塑性应变约 异，对液芯力学特性进行约定，即弹性模量(E) 等于6.5%，与固芯铸坯接近，所以不能忽略铸 取不等于零的一个小量，泊松比接近0.5：并依 轧过程中厚坯壳液芯铸坯产生的纵向塑性应 据使液态体积模量E趴1-2v)与常温体积模量尽 变.从图中还可看出，纵向塑性应变随坯壳厚度 量接近的方法，使液态的应力状态保持与静水 的增加而增大，当铸坯接近完全凝固时应变不 压相近.本文采用第2种处理方法， 再增大，图4所示的是不同压下率时铸坯纵向 下面，以简单线弹性体为例进行说明： 塑性应变与坯壳厚度的关系 0.=0.-p0 (1) 9 其中：a'-2Ge,p-a7-7以.G -23,因此，当弹性模量E取小 E 量时，偏应力张量σ‘的大小受到约束，从而G,与 188号单元 289号单元 静水压p接近. 三 390号单元 2结果与讨论 10 1520 25 2.1固芯压下时解析计算结果与有限元计算结 坯壳厚度mm 果的比较 图3铸坯纵向塑性应变与坯壳厚度的关系，压下率=8% 对于一半厚度等于25mm的固芯铸坏，在 在接近凝固温度时，铸坯塑性很差，不能承 压下率等于8%时，根据体积不变原理，可知其 受很大的塑性变形.而坯壳厚度增大时，铸坯纵 纵向伸长约等于833%.图2所示是根据本文 向塑性应变增加，这对铸坯来说是危险的，如果
V 心l 一 2 1 N 0 . 5 述 洲威等 : 薄板 坯连 铸液 芯 铸轧 铸坯 变形特 点 · 4 3 3 · 假定 铸轧 是 在二冷 区垂 直 段 由铸坯 两 侧的 轧 辊 同 时对 称压 下 . 为 了 分析 不 同 坯 壳厚度 对 铸 坯 纵 向伸长 的影 响 , 文 中假 定 只 有 铸坯 厚 度 方 向 的传热 而 忽 略纵 向传热 , 所 以在铸轧 前 铸 坯 纵 向不 同位置 坯 壳厚度相 同 . 假定冷却 条件 不 变 , 坯 壳厚度随 着冷 却 时 间变化 . 则 分 别 对 不 同坯壳 厚度 的铸 坯铸 轧 , 分 析坯 壳厚度对 铸坯 纵 向伸长 的影 响 . 对 同一 坯 壳厚度 的铸坯 分 别 用 不 同 的压 下率 铸轧 , 分析压 下 率对 铸坯 纵 向 伸长 的 影 响 . 铸 坯厚 50 m m , 由于 对 称 , 取 铸坯 厚 度的一 半 为研 究对象 , 对称面 上 厚 度方 向没 有位移 . 拉速 s m m/ in . 材料各 向同 性 , 遵 守 Vo n M ise s 流变规律 . 材料性质 随温 度变化 , 具 体数 值见 文 献 〔51 . 二 冷 区铸坯 沿 拉坯 方 向 的运动 是主 动 辊 与 铸坯 的摩擦力及铸坯 重 力共同 作用的结果 . 文 中 的模拟 忽略摩擦力和 重力 , 而 假设未变形 区 坯壳 的速 度等于 拉坯速 度 , 这样 大大简化 模型 , 同 时不 会对 铸坯 变形 影 响太 大 . 为 了 沿 用 现有 的弹 塑性力学有 限元 方法 , 可 以对 铸坯液芯 作 简化或 等 效 处理 〔6] 一种 方法 是 剔 除液 芯 单元 , 将其对 坯 壳 的作用转化为相 应 的分 布载荷 . 另 一 种方法 是 计 算域包 括坯壳 与液芯 , 但 为 了避免计算域不 同状态单元刚度 相差 悬 殊 造成 计算 收敛 困难甚 至 刚度 矩 阵奇 异 , 对液 芯 力学 特性进行约定 , 即 弹性模量 (习 取 不 等于 零的一 个小量 , 泊松 比接近 0 . 5 ; 并依 据 使液 态体积 模量 E/ ( 1 ` 一 Zv) 与 常温 体积 模量 尽 量 接近 的方 法 , 使 液态 的应 力 状 态保 持与静水 压 相 近 . 本 文 采用 第 2 种 处 理 方 法 . 下 面 , 以 简单线 弹 性 体为 例 进行 说 明 : 。 一 民 `一成 (1 ) 其 中 , 二 一 2吮 , : 、 一 娜: 一 0)T , G二熟 , 、 - - 一 ’ 厂 ” 一 ’ 尸 ’ - 一 ’ 了 ’ 一 2( 卜v’) “ E 丫 。 E a _ . , 、 _ 、 , , , 一 _ _ _ _ 不、江丽 刀一或姚仍 . 因 此 当弹性模量 E 取 小 量 时 , 偏 应 力 张 量氏 ` 的大 小受 到 约 束 , 从 而民 与 静水 压p 接 近 . 1 2 3 4 5 丁 俐侧习哥星蒸罗\ 图 2 铸轧 过程 中固芯 铸坯产 生 的纵 向塑性 应 变 , 压下 率= 8 % , 铸坯厚 度 = 50 m m 的 有 限元 模型 计 算 的压 下 率等于 8 % 时 固芯 铸 坯 产 生 的 纵 向塑 性应 变 . 由图 可 知 , 它 与解析计 算 结 果 一 致 , 说 明本 文 的有限 元 模型 是 正确 的 . .2 2 坯 壳厚度 对铸坯 纵 向塑 性 应 变的 影 响 铸 轧时 , 影 响 铸坯 纵 向伸长 的因素很 多 , 其 中压 下 率和 坯 壳厚度 是 2 个主 要 因 素 . 在 压 下 率 一 定 时 , 坯 壳厚 度是 铸坯 纵 向伸长 的决 定 因 素 . 图 3 所 示 是 压 下 率 等 于 8 % 时铸 坯 纵 向塑 性应 变与坯壳厚 度 的关 系 . 从 图 中可 以看 出 , 坯 壳厚度 等于 7 . 4 m m 时 , 纵 向塑 性 应 变数值约 等 于 2 % , 与 固 芯 铸坯相 差 甚 远 , 所 以可 以忽 略 铸 轧 过程 中薄 坯 壳 液芯 铸坯 产 生 的纵 向塑 性应 变 . 坯 壳厚 度 等于 12 . 6 m m 时 , 纵 向塑 性应变约 等于 .6 5 % , 与 固芯 铸 坯接近 , 所 以 不 能 忽 略铸 车L过 程 中厚 坯壳 液 芯 铸坯 产 生 的纵 向塑 性应 变 . 从 图 中还可 看 出 , 纵 向塑 性应 变 随坯 壳厚度 的增 加 而 增 大 , 当铸坯接近 完全凝 固 时 应变不 再 增 大 . 图 4 所示 的 是 不 同压 下 率 时铸 坯纵 向 塑 性应 变与坯 壳厚 度 的 关 系 . 俐侧茸宜荔芝矛 2 结 果 与 讨 论 2 . 1 固 芯 压 下 时解析 计 算结果 与有限 元 计算 结 果 的 比较 对 于 一 半厚 度等于 25 m m 的 固 芯 铸 坯 , 在 压 下 率等 于 8 % 时 , 根据体积 不 变 原 理 , 可 知 其 纵 向伸长 约等 一 于 8 . 3 % . 图 2 所 示 是 根 据 本 文 1 5 ,l 0 1 5 五0 2 5 坯 壳 厚度 /m m 图 3 铸 坯纵 向塑性 应变 与坯壳厚 度 的关系 , 压 下率= 8 % 在接近凝 固温度 时 , 铸坯 塑性很差 , 不 能承 受很 大 的塑 性变形 . 而 坯 壳厚度增 大时 , 铸坯 纵 向塑 性应 变增 加 , 这对 铸坯来说 是 危险的 , 如 果
·434。 北京 科技大学学报 1999年第5期 12 15 (a) 3 (b) 8 {c) 10 3 13 3 8 6 1 88号单元 188号单元 188号单元 2 2 89号单元 289号单元 289号单元 390号单元 390号单元 390号单元 杀 9 11 1315 17 9 11 1315 17 11 13 15 11 坏壳厚度mm 坯壳厚度mm 坯壳厚度mm 图4不同压下率时铸坯纵向塑性应变与坯壳厚度的关系.(a)压下率=4%：(b)压下率=12%：(c)压下率=16%. 铸坯纵向塑性应变大于临界应变，就会产生裂 2.4铸轧模拟实验分析 纹.所以，对铸轧来讲，对坯壳厚度有一定要求， Eisermann和Cremer对空芯铸坯进行的铸 Danieli薄板坯连铸动态液池控制系统内容之一 轧模拟实验没有考虑轧辊与液芯对宽面坯壳压 是铸轧终止时必须保留一定比例液芯，而且不 力的作用.事实上，Eisermann的铸轧热模拟实 同钢种要求铸轧终止时的液固比例也不同，这 验清楚显示窄面坯壳在铸轧时的纵向伸长.实 和本文的结论相-致.Danieli的铸轧工艺规程 际生产是连续的，不存在实验室模拟时的端部 在一定程度上说明本文的分析是正确的 效应，俦坯横截面平齐，铸坯宽面必须与窄面保 2.3压下率对铸坯纵向塑性应变的影响 持相同的纵向塑性应变.因此，铸轧过程中厚坯 图5所示是坏壳厚度等于16.2mm时铸坯 壳液芯铸坯产生的纵向塑性应变不能忽略，除 纵向塑性应变与压下率的关系，从图中可以看 非这种应变受到抑制. 出，纵向塑性应变随压下率的增加而增大，当压 Eisermann和Cremer的实验均没有考虑坯 下率达到一定值时应变不再增大，图6所示的 壳厚度方向的温度梯度，液芯铸坯铸轧时，铸坯 是不同坯壳厚度时铸坯纵向塑性应变与压下率 厚度方向存在很大的温度梯度，这与传统的热 的关系 轧和冷轧不同.Cremer的实验是在室温进行的， 20 薄板坯连铸拉速高，铸轧时压下速度快，液 18 6 芯是糊状的两相区，流动性差，铸轧时不能忽略 液芯对坯壳的反作用力. 素 0 188号单元 289号单元 390号单元 3结论 6 4 (1)薄板坯连铸液芯铸轧时不能忽略液芯对 2 1216202428 坯壳的反作用力 压下率% (2)薄板坯连铸液芯一对辊铸轧在坯壳较 图5铸还纵向塑性应变与压下率的关系 坯壳厚度=16.2mm 薄时铸坯纵向伸长可以忽略，坯壳较厚时铸坯 8 12 a (b) (e) 7 10 6 5 蚁 4 88号单元 6 188号单元 3 289号单元 189号单元 289号单元 290号单元 系 2 390号单元 390号单元 1 8 12 P 12 16 12 16 20 压下幸% 压下率% 压下率% 图6不同坯壳厚度时铸坯纵向塑性应变与压下率的关系.(a)坯壳厚度=7.4mm; (b)坯壳厚度=9.9mm(c)还壳厚度=12.6mm
· 4 3 4 · 北 京 科 技 大 学 学 报 一9 9 9 年 第 5 期 l 5 1 3 一 c ) 3 . 落厂尹 士竺了贵些 为 “ ’ U 亏 早儿 俐罗、侧到澎尽蒸 一 不 俐侧芝创 · 鲁但蒸 一 派 倒芝今兰一 , 承星荔 坯 壳 厚度 /m m 1 1 1 3 15 坯 壳厚度 m/ m 坯 壳 厚度 /m m 图 4 不 同压下 率时铸 坯纵 向塑性应 变与坯 壳厚度 的关系 . (a) 压下 率= 4 % : (b) 压 下率= 12 % ; (c) 压 下率= 16 % . 铸坯 纵 向塑 性 应变大 于 临界 应变 , 就会产生 裂 纹 . 所 以 , 对铸轧来讲 , 对坯壳厚 度有一 定 要 求 . D an ie il 薄板坯连铸动 态液 池控 制系统 内容之一 是 铸 轧终 止时必 须 保 留一 定 比例 液芯 , 而 且不 同钢 种要 求铸轧终 止 时 的液 固比 例也 不 同 , 这 和 本 文 的 结论相 一 致 17 } . D an iel i 的铸轧工 艺规 程 在一 定程度上 说明 本文 的分析是正 确 的 . .2 3 压 下 率对 铸坯纵 向 塑性应 变的 影 响 图 5 所 示 是 坯 壳厚 度等 于 16 .2 m m 时 铸坯 纵 向塑 性应 变 与压 下 率 的关系 . 从 图 中可 以看 出 , 纵 向 塑性 应变 随压 下 率 的增 加而 增 大 , 当压 下 率达 到 一 定 值 时应 变不 再 增 大 . 图 6 所示 的 是不 同坯 壳厚度时 铸坯 纵 向塑 性应 变 与压 下 率 的 关 系 . 1 2 才一 l ,厂1 . .2 4 铸轧模拟 实验分 析 iE se rm a n 和 C re m er 对空 芯 铸坯进 行的 铸 轧模拟实验没 有考虑轧辊 与液 芯对宽面坯壳压 力的作用 . 事实上 , iE se mr a n 的铸轧热模拟 实 验清楚显 示 窄面坯 壳在铸轧 时 的纵 向伸长 . 实 际生 产 是连续 的 , 不 存在实验室模拟 时的端 部 效应 , 铸坯横截面平齐 , 铸坯 宽面必 须与窄面保 持 相 同的纵 向塑性应变 . 因此 , 铸轧过程中厚坯 壳液芯 铸坯 产生 的纵 向塑性应 变不 能忽 略 , 除 非这种应变 受 到抑制 . iE se mr a im 和 c er m e : 的实验均没 有考虑坯 壳厚度方 向的温度梯度 . 液芯 铸坯 铸轧 时 , 铸坯 厚度方 向存 在很大 的温度梯度 , 这 与传统 的热 轧和 冷 轧不 同 . C er m er 的实验是 在室 温进行的 . 薄板坯连铸拉速高 , 铸轧时压下 速度快 , 液 芯 是糊状 的两 相 区 , 流动性差 , 铸轧时不能忽 略 液芯 对 坯 壳的反作用力 . 3 结 论 ( l) 薄板坯连铸液芯铸轧时不 能忽 略液芯 对 坯 壳 的反 作用力 . (2) 薄板坯连铸液芯一对辊铸轧在 坯壳较 薄时铸坯纵 向伸长 可 以忽 略 , 坯壳较 厚时 铸坯 罗俐侧塑登尽荔\ 压下 率 /% 图 5 铸坯 纵 向塑性 应 变与压 下 率的 关系 . 坯 壳厚 度 = 1.6 2 m m 俐道芝到 , 酬厄蒸 ( a ) , 声行2 9 0示号 单元 l 广3 9 { 号单 元 ) `2 陌1 0 卜 8 卜 2 1 8 号单元 2 8 9 号单 元 3 9 0 号单元 俐芝逞丈 , 俐侧犁尽岁/母荔 澎星荔 压 下 率 /% 压下率 /% 4 8 1 2 16 2 0 压 下 率 /% 图 6 不 同坯 壳厚度 时铸坯 纵 向塑 性应 变与压下 率的关 系 . ( a) 坯 壳厚度` .7 4 m 叫 ( b ) 坯 壳厚度 = 9 . 9 m m ; ( e ) 坯 壳厚 度 = 12 . 6 m m
Vol.21 No.5 逯洲威等：薄板坯连铸液芯铸轧铸坯变形特点 ·435 纵向伸长不能忽略 Continuously Cast Slabs with Liquid Core.Ironmaking (3)压下率一定时，铸坯纵向伸长随坯壳厚 and Steelmaking,1993,20(4):264 度的增加而增加；坯壳厚度一定时，铸坯纵向伸 5 Kelly J E,Michalek K P.O'connor T G,et al.Initial De- 长随压下率的增加而增加， velopment of Thermal and Stress Fields in Continuously Cast Steel Billets.Metall Trans,1988,19A:2589 参考文献 6 Tszeng TC.Kobayashi S.Stress Analysis in Solidification 1 Wunnenberg K,Schwerdtfeger K.Principles in Thin Slab Processes:Application to Continuous Casting.Interna- Casting.Iron&Steel Maker,1995,22(4):25 tional Joural of Machine Tools and Manufacturing. 2 Gosio G,Morando M,Manini L.The First Minimill for 1989,29(1):121 Quality Hot Strip Production in Comparison with Other 7 Meroni U,Filippi P.Soft Reduction System in Danieli's Hot Strip Production Lines.MPT,1992,15(2):66 Thin Slab Caster.Danieli News (News in Flat Products) 3田乃媛薄板坏连铸及热装直接轧制.北京：冶金工业 1995,5:14 出版社，1995 4 Cremer B,Pawelski O,Rasp W.Rolling Characteristics of Rolling Characteristics of Continuous Cast Slabs with Liquid Core Lu Zhouwei,Cai Kaike,Zhang Jiaquan Metallurgy School,UST Beijing.Beijing 100083,China ABSTRACT Rolling characteristics of continuous cast slabs with liquid core is studied with the aid of elas- tic-plastic and thermal-mechanical coupled FEM.The studies show that the longitudinal tensile strain of strand can be ignored for thin shell,but it can not be ignored for thick shell.The effects of shell thickness and related height reduction on the longitudinal tensile strain of strand are analyzed. KEY WORDS thin slab casting;cast-rolling;longitudinal tensile strain 米米米米※*米米米米米※米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米 (上接427页) Optimum Process of RH Treatment for Ultra-low Carbon Steel Fang Dong.Liu Zhongzhu.Cai Kaike Metallurgy School.UST Beijing,Beijng 100083.China ABSTRACT A mathematical model was established and applied to simulate the decarburization in RH de- gasser and to study the effects of [C]o,[O]o,flow amount of Ar and diameter of the snorkels on the decarburiza- tion.The results obtained by using the model showed that as considering the RH process in the plant,the oxy- gen in the melt at the end of decarburization can be reduced by increasing the original carbon and decreasing the original oxygen without unacceptable carbon content.Thus the consumption of deoxidizing alloy can be reduced,and the inclusions produced in deoxidizing process can be reduced. KEY WORDS RH treatment;decarburization
V o l . 2 1 N o . 5 运洲 威等 : 薄板 坯连 铸液 芯铸 轧铸 坯变 形特 点 . 4 35 纵 向伸长不 能忽 略 . ( 3) 压 下 率一 定时 , 铸坯纵 向伸长随坯 壳 厚 度的增 加而 增 加 ; 坯 壳厚度一 定 时 , 铸坯纵 向伸 5 长 随压 下 率 的增加而 增加 . 参 考 文 献 W u n n e n b e r g K , S e hw e r dt fe g e r K . P r i n e i Pl e s i n T hi n Sl a b C a s t i n g . I r o n & S t e e l M a k e r , 199 5 , 22 (4 ) : 2 5 G o s i o G , M o r a n d 0 M , M an i n i L · The F i rs t M iin m ill fo r 7 Q u a l i ty H o t S t r iP P r o d u e t i o n i n C o m Par i s o n w iht O t h e r H o t S t r i P P r o d u e ti o n L i n e s 、 M P T, 1 9 92 , 1 5 (2 ) : 6 6 田乃 媛 . 薄板 坯连铸 及热 装直接 轧制 . 北 京 : 冶金工 业 出版 社 , 19 95 C r e m e r B , P a w e l s k i O , R a s P W, oR lli n g C h ar e t e r i s ti e s o f C o n ti n u o u s ly C a s t S l a b s w i t h L i qu i d C o r e . I r o mn ak i n g a n d St e e lm a k i n g , 1 9 9 3 , 2 0 ( 4 ) : 2 64 K e ll y J E , M i e h a l e k K R O ’ c o n n o r T G , e t a l . I n i t i a l D e - v e l o Pm e n t o f T h e mr a l an d S etr s s F i e ld s i n C o n t inu o u s ly C a s t S t e e l B i ll e t s . M e t a ll rT an s , 1 9 88 , 1 9A : 2 5 8 9 sT z e n g T C , K o b a y a s hi S St r e s s A n a ly s i s i n s o lid iif e a ti o n P r o c e s s e s : A P Pl i c a t i o n t o C o n t i n u o u s C a s t i n g . I n t e nr a - t i o n a l J o u nr a l o f M a e hi n e oT o l s a n d M a n u fa e t iur n g , 1 9 8 9 , 2 9 ( l ) : 1 2 1 M e r o n i U , F i liP Pi .P S o ft R e d u e t i o n Sy s t e m i n D an i e li ’ s T h i n S l a b C a s t e ’r D a n i e li N e w s 困e w s i n F lat P r o d u c t s ) 1 9 9 5 , 5 : 14 R o lli n g C h ar a e t e r i s t i e s o f C o nt i n u o u s C a s t S lab s w iht L iqu id C o r e L u hZ o u w e i, aC i aK ike, hZ a gn iJ a q u a n M e t a ll u r gy S e h o o l , U S T B e ij i n g , B e ij i n g 10 0 0 83 , C h i n a A B S T R A C T R o llin g e h ar a e t e ir s t i e s o f e o n t inu o u s e a s t s l a b s w it h liqu id c o r e 1 5 s tu d i e d w iht ht e a id o f e l a s - t i e 一 P l a s t i e a n d t h e rm a l 一 m e e h an i e a l e o uP l e d F E M . T h e s tu d i e s sh o w ht a t t h e l o n g itu d i n a l t e n s il e s atr i n o f s tr a n d e a n b e ign o r e d of r ht i n s h e ll , b u t it e an n ot b e ign o r e d fo r ht i e k s h e ll . T h e e fe c t s o f s h e ll ht i e kn e s s a n d r e l a t e d h e i g h t r e d u e t i o n o n t h e l o n g iut d i n a l t e n s il e s tr a i n o f s tr an d ar e a n a l y z e d . K E Y W O R D S t h i n s l a b e a s ti n g : e a s t 一 r o lli n g : l o n g iut d i n a l t e n s il e s tr a i n 半 米 米 带 来 来 米 米 来 米 来 兴 兴 米 米 来 来 来 米 来 来 来 米 条 米 来 米 来 来 来 来 来 米 来 米 带 米 来 来 来 来 来 来 来 (上接 4 27 页 ) O P t im u m P r o e e s s o f R H rT e a t m e n t fo r U lt r a 一 l o w C a br o n S t e e l aF n g D o gn . ’lL u hZ o n gz h u , C ia aK ik e M e t a ll u r g y S e h o o l , U S T B e ij i n g , B e ij n g 10 0 0 8 3 , C h i n a A B S T R A C T A m a t h e m a t i e a l m o d e l w a s e s t a b li s h e d a n d a PPli e d t o s im u l a t e ht e d e e a rb iur z a t i o n i n R H d e - g a s s e r a n d t o s tu 街 th e e fe e t s o f 【C ] 。, 【O ] 。 , fl o w a m o un t o f A r a n d d i a m e t e r o f ht e s n o kr e l s o n t h e d e e ar b ur i z a - t i o n . hT e r e s u lt s o b t a i n e d b y u s i n g t h e In o d e l s h o w e d t h a t a s e o n s id e r i n g ht e R H P r o e e s s i n t h e Plan t , t h e o x y - g e n i n ht e m e lt at ht e e n d o f d e e a r b tl r i z a t i o n e a n b e r e du e e d b y i n e r e a s i n g ht e o r i g i n a l e ar b o n an d d e e r e a s i n g ht e o r i g i n a l o x y g e n w ith o u t un a e e e P t a b l e e ar b o n e o n t e n t . T h u s t h e c o n s um Pt i o n o f d e o x id i z i n g a ll o y e a n b e r e d u e e d , an d ht e i n e l u s i o n s P r o d u c e d i n d e o x i d i z i n g P r o e e s s c a n b e r e d u e e d · K E Y WO R D S R月 t r e a mt e n t ;d e e a r b itr i z a t i o n