水平连铸铸坯温度和热应力的计算分析

D0I:10.13374/j.issnl001053x.1994.04.003 第16卷第4期 北京科技大学学报 Vol.16 No.4 1994年8月 Journal of University of Science and Technology Beijing Ag.1994 水平连铸铸坯温度和热应力的计算分析* 付军隆 张凤禄 周筠清 北京科技大学热能工程系，北京100083 摘要对水平连铸铸坏进行了传热和热应力分析，预测了铸坯出结晶器的凝壳厚度和表面 最大温度回升，指出了铸坯裂纹产生的原因， 关键词连铸坯，热应力，裂纹/凝壳厚度，温度回升 中图分类号TG249.7 Calculation and Analysis of Temperature and Stress in Strands for Horizontal Casting of Steel Fu Junlong Zhang Fenglu Zhou Yunqing Department of Energy Engineering.USTB.Beijing 100083,PRC ABSTRACT An analysis of heat transfer and thermal stress for strands of horizontal casting of steel has been made.The shell thickness and maximum surface reheat of strands are pre- dicted at the exit of mould.The cause of forming cracks in strands is indicated. KEY WORDS continuous casting billets,thermal stresses,cracks /shell thickness,reheat 连铸机结晶器一般由铜套和石墨套组成。铸坯首先在铜套内冷却凝固，形成初始坯壳后 进人石墨套进行缓慢冷却，出结晶器后在大气中自然冷却.为了保证铸坯出结晶器后具有足够 的坯壳厚度使其不致于被拉漏，铸坯在结晶器内冷却强度很大，因此，铸坯出结晶器后表面会产 生很大温度回升，在铸坯坯壳内形成较大的热应力.在接近熔点的高温下，钢的热韧性和抗拉 极限强度会大幅度下降四，在张应力作用下，铸坯坯壳内部可能产生裂纹，造成铸坏质量缺陷. 本文对150mm×150mm方坯在不同拉速下的冷却过程进行了传热计算分析，预测了铸坯 出结晶器的坯壳厚度和表面最大温度回升，试求了最佳拉坯速度，并针对现场热试情况， 通过铸坯热应力的计算，分析了铸坯户生裂纹的原因， 1铸坯冷却过程传热分析 铸坯通过结晶器将热量传给冷却水，出结晶器后继续空冷，考虑到实际传热过程的复杂 1993-07-08收稿第一作者男3引岁讲师硕士 ·国家“七五”科技攻关项目

第 16 卷 第 4 期 1 9 9 4 年 8 月 北 京 科 技 大 学 学 报 oJ u m a l o f U n i v e sr it y o f S d en 二 a dn Tce h n o l o g y eB ij in g V o l . 16 N 0 . 4 A魂 . 1 9 9 4 水平连铸铸坯 温度 和 热应力 的计算分析 ` 付 军 隆 张凤 禄 周 药 清 北京科技 大 学 热能上 程 系 , 北 京 10 以犯 摘 要 对水 平连 铸 铸坯 进行 了传 热 和 热应 力分 析 , 预测 了 铸 坯 出 结 晶器 的凝 壳 厚 度 和 表 面 最大温 度 回升 , 指 出了铸坯 裂纹产 生的 原 因 . 关键词 连铸坯 , 热应力 , 裂 纹 /凝壳厚度 , 温度回 升 中图分类号 T G 2 4 9 . 7 C a l c ul a t i o n a dn A n a lys i s o f eT m pe r a t ure of r H o r ioz n at l C as t ign o f a dn S t r e s s i n S t r a n ds S t e e l * F u 掀 n l o n g hZ a n g F 曰 l g l u hZ o “ eD P a rt ~ t o f E n e卿 E n g ne ir n g , U S T B , eB ij i ng Y u n q in g 仪刀8 3 . P R C A BS T R A C T nA a n a l” 15 o f h o t lat ns fe r a n d t h e mar l st n 岌洛 fo r st ar n ds o f h o ir OZ n at l cas t i n g o f s et l h as 卜泥11 ma d e . Th e s h el t h ick n es s a n d nar x imu s u 到触ce er h雌t o f s lat n ds a er Per - d i c ted a t ht e ex it o f mo ul d . hT e ca use o f fo mrt n g car c k s i n s atr n ds 15 in d ica edt . K E Y WO R I:巧 co n t in uo us cas t i n g b il e st , t h e n l u l s tn 污别万 , car c k s / s h e l t h ick n es , 化h份t 连铸 机结 晶器 一般 由铜 套 和石 墨套 组成 . 铸坯 首先 在铜套 内冷却凝固 , 形成 初始 坯 壳后 进人石 墨套 进行 缓慢 冷却 . 出结 晶器 后在 大气 中 自然冷却 . 为了保证铸坯 出结 晶器后具有足够 的坯 壳厚度 使其 不致 于被 拉漏 , 铸坯 在结 晶器内冷却强度很大 , 因此 , 铸坯出结晶器后表面会产 生很 大温 度 回升 , 在 铸坯 坯壳 内形成 较大的热应力 . 在接近熔 点的高温下 , 钢的热韧性和抗拉 极 限强度 会大 幅度下 降 [ ’ } , 在张应力作用下 , 铸坯坯壳 内部可能产生裂纹 , 造成铸坯质量缺 陷 . 本 文对 1 50 ~ x 15份田卫 方坯 在 不 同拉速 下 的冷却 过程 进行 了传热计算分析 , 预 测 了铸坯 出结 晶器 的坯壳 厚度 和表 面最 大 温 度 回 升 , 试求 了 最 佳 拉 坯 速 度 . 并 针 对 现 场 热 试 情 况 , 通 过铸 坯热应 力 的计 算 , 分析 了 铸坯 产生 裂纹 的 原 因 . 1 铸坯冷却 过程传热分 析 铸坯通 过结 晶器 将热 量传 给冷 却水 , 出 结 晶 器 后 继 续 空 冷 , 考 虑 到 实 际传热 过 程 的复 杂 1卯 3 一 07 一 08 收稿 第 一作者 男 31 岁 讲师 硕 士 国 家 “ 七 五 ” 科技攻 关项 目 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1994. 04. 003

…316 北京科技大学学报 1994年No.4 性，为简化计算做如下假设： (1)铸坯连续稳定浇注；(2)忽略拉坯方向导热，通过拉速把位置坐标转化成时间坐 标，建立铸坯二维不稳态导热数学模型. ) 捕述特坯哮热的微分方程：阳-及收8识)十号收部 初始条件：T=Tm 边界条件： ①结晶器.采用瞬时热流曲线：q=A+B2.式中的系数A、B可根据具体情况调整. -k -k=9 ②空冷. -[(t0)(）]+,r-) -k- 式中：5、C。-铸坯表面黑度和辐射常数；xxa,一空冷自然对流换热系数；T。一浇注温度， 根据现场热试情况，选择结晶器平均热流密度为105.8×104kJm2s和113.8×104kJ/ms, 采用有限差分法对铸坯进行传热 计算，计算结果见表1. 表1 出结晶器后铸坯凝壳厚度和表面回升温度 铸坯出结晶器后，表面温度 Table 1 Shell thickness and surface reheat of strand at exit of mould 回升很大，这样，铸坯表面受压 热流/kJm2s拉速/m·min 坯壳厚度/mm回升温度/℃ 应力，凝固前沿受张应力， 105.8 1.0 14.1 127 它可能会引起内部裂纹，对于 105.8 1.1 13.2 122 150mm×150mm小方坯，出结 105.8 1.2 11.6 114 晶器坯壳厚度大于10mm,一 105.8 1.3 10.3 108 般无拉漏现象。因此，在热流为 113.8 1.4 11.5 115 113.8×104kJ/m2s时，拉速可达 113.8 1.5 10.5 107 l.5mmin.进一步计算表明，继 113.8 L6 95 84 续提高热流到126.0×104kJm2s, 113.8 1.7 8.4 66 拉速可达1.7mmin而不致拉漏. 2铸还冷却过程热应力分析 2.1数学模型 根据铸坯在凝固过程中的变形特点，本文采用热弹塑性应力模型，并按平面应力问题分 析铸坯的变形和受力2习.热弹塑性变力学性能由以下两式描述：

3 16 北 京 科 技 大 学 学 报 1卯4 年 N 心 . 4 性 , 为简 化计算做如下 假设 : ( l) 铸坯 连续稳 定 浇注 ; ( 2) 忽 略拉 坯方 向 导热 , 通过 拉 速 把位 置 坐标 转 化 成 时 间 坐 标 , 建立 铸坯 二 维不稳态 导热 数学 模型 . ~ ~ ~ ~ 。 ` 二 、 ~ , 、 一~ 日H 佃 卫七 , 予刁 ) 二 于掀劫刚 1联夕了刀 花主 : P se 万~一 C T 日 , , 刁T 、 . 日 / . 日T 、 = 一下 目 一 tk 一 目 戒- - l + 一戒- - 《代 一二 - , ` x ` 口 x ’ ` y ` C夕 初 始条件 : 边界 条件 : ① 结 晶器 . T = mT 采 用 瞬时热 流 曲线 : q 二 A 十 B f ’ /’ . 日T 一 k 毛反 ~ 二 ;q 一 “ 式 中的系数 A 、 B 可 根据具 体 情况 调整 . 日T 万 一 q ② 空冷 一 、 器 一 “哥 一 ; 一 }( 工需互 ) `一 ( 一 ; · 。 [(号韶 ~ ) ` 一 ( 兀+ 2 7 3 1o aT + 2 7 3 1o + “ 二 ( T 一 aT ) + “ , ( T 一 aT ) 门les e 门JJIese 4 、 、、了/、、., /11 式 中: 吞 c 。 一 铸坯表 面 黑度 和辐 射常 数 ; 二 二、 : , 一 空冷 自然 对 流换热 系数 ; T 二 一 浇注 温度 . 根据 现 场热 试情 况 , 选 择结 晶器 平 均热 流密 度 为 10 5 . 8 x 10 4 kJ m/ ’ s 和 1 13 . 8 X 10 月 kJ /耐 s , 采用有 限差 分法对铸坯进 行传热 计算 , 计算结 果见 表 1 . 表 1 出结晶器后铸 坯凝壳厚度和表面 回升温 度 铸坯 出结晶器 后 , 表 面 温 度 , 1’a b卜 1 51 目l 伪触匕犯岛 耐 , 侧血沈 川翻 t ` 戍佃目 at 喊 ` ” 翔创 回 升很 大 · 这样 , 铸 坯 表 面 受 压 热 流 k/ .J m 一 s 一 拉 速 /m · 而n 一 坯 壳厚 度 / ~ 回 升温 度 / ℃ 应 力 , 凝 固 前 沿 受 张 应 力 , 一一 一 福万 一 一一五万— 一 不石 一 一- 万 一 它 可 能 会 引 起 内部 裂 纹 · 对 于 10 .58 .1 13 2 1 2 一 1 5o n x 15 O m nL l 小 方 坯 , 出结 z仍 . 5 2 . 2 1 1 . 6 114 晶 器 坯 壳 厚 度 大 于 10 nlI, 一 105 . 8 .13 10 3 108 般无 拉漏 现象 . 因此 , 在 热 流 为 1 .38 14 1 5 1 5 1 1 3 . s x 10 ` k J/ m , s 时 , 拉 速 可达 113 . 5 1 . 5 10 . 5 107 15 m画 n . 进 一 步 计 算表 明 , 继 1 .38 .16 .95 84 续提 高热 流到 12 6 · o X 10 ` k Jmz/ s , 1 1 3 . 5 一7 54 肠 拉 速可达 1 . 7m/ n 五n 而 不致 拉漏 . — 2 铸坯冷却过程 热应 力分析 .2 1 数学模型 根 据铸坯在 凝 固过程 中的变 形特 点 , 本文 采 用热弹 塑性 应力 模型 , 并 按平 面应力 问题分 析 铸坯 的变 形 和受力 2[, 3] . 热弹 塑性 变力 学性 能 由 以下 两式 描 述:

Vol.16 No.4 付军隆等：水平连铸铸坯温度和热应力的计算分析 ,317. 弹性区：d{o}=D](d{e-d{er)；塑性区：d{o}=[D](d{e-de)+d}r 式中： 0G OH dh(; ID]afa)O aT 00 Hi+ o} [D]o) {σ}-应力；[D]-弹性矩阵；【D]m一弹塑性矩阵；G-等效应力；d{e}-应变微量（增量）. 对铸坯在求解域内离散化处理，采用有限单元法求解， 在高温下，钢的拉伸极限强度和断裂应变值很小，在凝固初期枝状晶界面上有残余钢液 存在，并在晶界上形成液膜.在外力作用下，液膜容易产生晶界滑移并导致晶界断裂，裂纹敏 感区在凝固温度与低于其100℃之间.根据文献[3]的实验数据，取极限强度4MP,断裂应 变值02%，作为判断裂纹产生的标准. 2.2铸还热应力的计算和分析 在热试期间，从现场的小方坯可见到铸坯皮下l0~30mm处有晶间裂纹，这主要是铸坯 冷却过程中产生的热应力引起的.本文针对现场4炉连浇铸坯出现的晶间裂问题进行计算和 分析. 根据现场记录和观测，4炉连浇第1炉第1、第5，第18根铸坯出现晶间裂纹，计算原始 数据见表2.， 表2铸坯计算原始数据 1600 Table 2 Original data of calculation of strands 1400 T,=1404℃ 拉速 热流 浇俦温度 同升后 俦坯顺序 /m min /J.ms- /℃ 月12m 回升前 第1根 0.78 101.6×104 1520 1000 第5根 1.13 121.9×104 1520 800 第18根 1.19 113.8×10 1520 0.3 图1~图3分别给出了第1、第5、第18根 0.1 铸坯计算的表面回升温度和热应力.图 应变/ 的上部是温度回升前后铸坯坯壳内的温度 / -0.1 分布.由于在铸坯横截面对称轴线上，坯壳 应力 0.3 中与铸坯表面垂直的主应力很小，图中只绘 裂纹 出了与铸坯表面平行方向的主应力和应变. 0 510 1520 在铸坯固相线温度T到T-100℃之间，给 距表面的距离/nm 出了裂纹产生的危险区域， 因铸坯出结晶器后表面温度回升过大， 图1铸还凝壳的温度、应力和应变图（第1根） 3种情况铸坯均有产生晶间裂纹的危险，温 Fig.1 Profile of temperature,stress and strain in 度回升越大，计算出的热应力和应变值越 the shell of strand

V bl . 1 6 N 6 . 4 付军隆等 : 水平连铸铸坯 温度和 热应力的 计算分析 弹性 区 : d { 。 卜 D[ l ( d { “ 卜 d {百 } T ) ; 式 中 : 塑性 区 : d扭卜 D[ ] , ( d { “ } 一 d {宫})T + d { 子 } T . d { : } T 一 ( { · 卜 旦鲁三 { · }) d : ; d 、 ` } T - ! 。 】斋 鲁 ` T 。 + 万漂亘二 不 ` 。。 卜华 二 ’ ( U t 口 全 J - 一 U t 叮 j {叫一 应 力 ; 【D } 一 弹 性矩 阵 ; ! D } 。 一 弹 塑性 矩 阵 ; 厅一 等效 应力 ; d { 。 } 一 应 变微 量 (增 量 ) . 对铸 坯在求 解域 内离 散化处理 , 采用 有 限单元 法求 解 . 在高 温下 , 钢 的拉伸极 限 强度 和 断裂 应 变值很 小 , 在凝 固初 期枝 状晶界面上 有残 余钢 液 存在 , 并在晶界上形成液膜 . 在外力作用下 , 液膜容易产 生晶界 滑移 并 导致晶界断裂 , 裂纹敏 感 区在 凝 固温度 与低 于其 10 ℃ 之 间 . 根据文献l3] 的实验 数据 , 取 极 限强度 4M P a , 断裂应 变值 .0 2 % , 作 为判 断裂 纹产生 的标准 . .2 2 铸坯热应 力 的计算和 分析 在热 试期 间 , 从现场 的小方坯可见到铸坯 皮下 10 一 3 0m lll 处有 晶 间裂纹 , 这 主要是 铸坯 冷却 过程 中产生 的热 应力 引起的 . 本 文针 对现 场 4 炉连浇 铸坯 出现 的晶 间裂 问题进 行计算 和 分析 . 根据 现场记录 和观测 , 4 炉连 浇第 1 数据见表 2 . 表 2 铸坯计算原始数据 口 几h七 2 0 吨汹 I 山扭 健 口b 山位扣 of 成口 州白 炉第 1 、 第 5 、 第 18 根铸坯 出现 晶 间裂 纹 , 计算 原 始 ! 6(洲) ! 月侧) 侧pù口 铸坯顺 序 拉速 加 · ~ 一 ’ 热流 幻 · m 一 2 浇铸温度 Z℃ ! 2加 10 1 . 6 x 10 4 1 2 1 . g x 10 4 1 13 一 8 x 10 4 R ,JQ ù …7 0 ` .1 `.1 第 1根 第 5 根 第 18 根 , J101- à ` é 一一 头芝. ù只过 图 1 一 图 3分别 给 出了第 1 、 第 5 、 第 18 根 铸 坯 计 算 的 表 面 回 升 温 度 和 热 应 力 . 图 的 上 部 是 温 度 回 升前 后 铸 坯 坯 壳内 的 温 度 分 布 . 由于在 铸坯 横 截面 对称轴 线上 , 坯壳 中与铸坯 表 面 垂直 的主应 力很小 , 图 中只绘 出 了 与铸 坯表 面平行 方 向的主 应力 和应 变 . 在铸坯 固相 线 温度 sT 到 sT 一 10 ℃ 之 间 , 给 出了裂 纹产生 的危 险 区 域 . 因铸坯 出结 晶器 后表 面温度 回升 过大 , 3 种情况铸坯均 有产生晶 间裂 纹 的危 险 . 温 度 回 升 越 大 , 计算 出 的 热应 力 和 应 变 值 越 ` 户 尹 / / } 刀仑 产 r,- —1 we es, 习 应变 / 岁 一 戈厂 / - 裂纹 0 5 1 0 1 5 20 距表 面的距 离 /功 m 图 1 瑰.1 铸坯凝壳的温度 、 应力和应变圈 (第 1根 ) 1、 甫触 成 加叫阵. 加民 功. ` . 回 眺口沁 沁 口甘 川曰 . 成 劝旧 回

.318 北京科技大学学报 1994年No.4 大，越容易产生裂纹.裂纹危险区基本在距表面10m到凝固前沿之间，这与实测位置相符. 1600 1600 1400 回升后 u1400 问升后 1200 回升前 1000 0.6 香 广回升前 1000 0.3 4 10.4 应力 0.2 2 0.2 应变 0.1 0 t y/ 应力 0 -0.2 应变 -0.1 裂纹 -0.4 裂纹 0.2 -0.6 1216 距表面的距离/mm -0.3 0 8 12 距表面的距离/mm 图2 铸坯凝壳的温度、应力和应变图（第5根） 图3 铸还凝壳的温度、应力和应变田（第18根） Fig.2 Profile of temperature,stress and strain Fig.3 Profile of temperature,stress and strain 为了改善拉坯制度，本文做了2种比 较性计算，见图4和图5.在同样的热流 条件下，拉速小，冷却速度快，温度回升大。 1600 404℃ 在热流为105.8×0kJm2s时，拉速1.0mmin 1400 回升后 铸坯有产生晶间裂纹的危险，而拉速提高到 1200 回升前 1.2mmin时，则不会产生裂纹.因此，在 1000 保证-“定的坯壳厚度不致出现拉漏的前提 0.3 下，应尽可能提高拉坯速度，既能提高产 量，又可改善铸坯质量， 0.2 当温度在600~900℃之间时，钢中 0.1 奥氏体向铁素体转变，预先共晶的铁素体 星 0 应力 0 沿奥氏体晶界析出，同时，奥氏体晶界会 应变 裂纹 督 -0.1 析出碳化物和氨化物等杂质.由于铁素体 的张应力强度比奥氏体小得多，在拉应力 -0.2 作用下，晶界引起应力集中，容易形成晶 -03 0 6 10 1214 界裂纹.铸坯凝固初期形成的裂纹核心也 距表面距离/mm 可能在此得到发展.就此情况，本文对铸 图4拉速为1.0m/mim时铸还温度及热应力分布 坯进行了计算分析，见图6.在皮下Fig4 Temperature and stress at casting speed of 1.0mh血

北 京 科 技 大 学 学 报 8 1 3 芜岭 年 { 6 N 1 . 4 大 , 越 容易 产生裂 纹 . 裂纹 危 险 区基 本 在距 表 面 1伽n m 到 凝 固前 沿 之 间 , 这 与实 测 位 置相 符 . :6 0 创过岁ù 翅椒岁、 1 】匕 一洲沪尸黑牙刁{ / 丫 ` 回 升 前 石. / 才 口 匕二= 竺= = 7 一 ’ 产丁 一 0 . 2 一 0 .4 一 .0 6 距 表面 的距离 /~ 扮 … … { 】-/ l ! / 裂 目 一育分介 : 纹 毛科平 片厂 岁一翻通 图 2 铸坯凝壳 的温度 、 应力和应变图 (第 5 根 ) 瑰2 P or 五eI of et m 碑” 灿鸣 日肥沼 . 回 功. j l l 为 了改善 拉坯 制 度 , 本文 做 了 2 种 比 较性 计算 , 见 图 4 和 图 5 . 在 同样 的 热流 条件 下 , 拉速 小 , 冷却 速度 快 , 温 度 回 升大 . 在 热流 为 105 . 8 X 10 4 k J/m Z s 时 , 拉速 1 . 伍川而n 铸坯有产生晶间裂纹的危险 , 而拉速提高到 1 . 2 m /而 n 时 , 则 不 会产生 裂纹 . 因此 , 在 保证一 定 的坯壳厚 度不致 出现 拉 漏 的前 提 下 , 应尽 可能 提 高拉坯 速度 , 既能 提高 产 量 , 又 可改 善铸坯 质量 . 当温度 在 6《刃 ~ 90 ℃ 之 间时 , 钢 中 奥 氏体 向铁素体转 变 , 预先 共 晶的铁 素 体 沿 奥 氏体晶界 析 出 , 同时 , 奥 氏体晶界 会 析 出碳 化 物和 氮化 物等 杂质 . 由于铁 素 体 的张应 力 强度 比奥 氏体 小得 多 , 在拉 应 力 作用下 , 晶界 引起 应力 集 中 , 容 易形 成 晶 界裂 纹 . 铸坯凝 固初期 形成 的 裂纹 核心 也 可能在 此 得到 发展 . 就 此情 况 , 本 文对铸 坯 进 行 了 计 算 分 析 , 见 图 6 . 在 皮 下 距表面 的距离 / ~ 图 3 铸坯 凝壳的温度 、 应力 和应变图 (第 18 根) 凡3 l b 甫k of et m 碑口恤鸣 创理明 a 回 成口加 三三命下 「 } ,匕! , / ` l l ~ ~ 、 , 、 ` ~ 一一一一 裂纹 l ) 产 / — / , , f 距表 面 距离 八茁 n 图 4 拉速为 L腼加1加 时铸坯温度及热应力分布 瑰.4 毛” 瞬” ot er a lx 劝 l e 刃 at 。 ` 自啥 甲月 健 1 . 腼加血

Vol.16 No.4 付军隆等：水平连铸铸坯温度和热应力的计算分析 319 10~30mm处铸坯受压应力，凝固初期形成的裂纹核心不会在此进一步发展，也不会受相 变作用而产生裂纹， 1600r 1000 1400 回升后 404 C 900 回升前 降温前 1200 则 800 降温后 期 700 800 0.2 0.2 0.1 0.1 应变 10 超 应力 0.1 应力 -0.1 0.2 -0.2 0 2 6 8 10 G 30 45 60 75 距表而距离/nun 距表面距离/mun 图5拉速12mm血时，铸坯温度及热应力分布 图6 铸坯温度由00℃降至700℃经相变区的热应 Fig.5 Temperature and stress in strand at casting 力分布（拉速0.70m/m血，热流105.7×101kJ/ms speed of1.2njm血 Fig.6 Stress in casting billets at the temperature from 900℃o700℃ 3结语 铸坯出结晶器后，通常表面温度回升很大，有可能形成晶间裂纹，适当提高拉速会减缓 裂纹产生的危险， 在铸坯皮下10~30m处的晶间裂纹主要是凝固初期凝固前沿受较大张应力引起的. 钢在600~900℃之间相变的作用未对铸坯裂纹产生影响. 参考文献 1 Hirowo G SUZUKI,e al.Charaderistics of Hot Ductility in Steels Subjeded to the Meting and Solidification.Transaction of Iron and Steel Institute of Japan,1982,22(1):48 2付军隆.连铸坯凝固过程中热应力模型：顾士论文]北京：北京钢铁学院，1987 3 Sorcmachi K,et al.Improvement of Stress Model in Continuous Casting of Steel.Ironmaking and Steelmaking,1977(4):240

V bl . 16 N O . 4 付军 隆等 : 水平连铸铸坯温度和 热应 力的计算分析 10 一 30 n ll n 处铸坯 受压 应 力 , 凝 固初期 形 成 的裂纹 核 心不 会 在此 进 一 步 发 展 , 也 不 会 受 相 变作 用而 产生 裂纹 . `, l : 0O 一共升一} — 降 沮后 } — ~ 目 . . . . 口目 . , 卜` - 一一一一一一一一一一一 ~ 一一一一一一一 / / / 店口侧ù 岁 。 云 侧 一 0 . 1 已只d芝一过 岁例侧ù } ~ ~ , ~ 一~ 一山~ ~ 一一 不 二》 尹 口 户一一一 一 / / 乙 子二` } ~ ~ 、 . ! 一 0 . 2 0 2 4 6 8 10 0 15 距 表 面 距 离 /im n 3 0 4 5 6 0 距 表 面 距离 / Im 。 图 5 拉速 1 . 加lm加 时 , 铸坯温度及热应 力分布 瑰5 肠期孵” ot re 田xI 功℃胭 恤 滋口川 at 。 目i嗯 凡犯“ . of 1 . 加lm 加 图 6 铸坯 温度 由 臾刃 ℃ 降至 切阁 ℃ 经相 变区 的热 应 力分布 (拉速 仪7腼l耐叭 热流 1低7 x l沪曰lm Z s) f 触 . 6 5。 吧胭 加 口脑嗯 肠Ik 妇 at 触 恤甲” 加祀 尔阅 1 引刃 ℃ ot 7叨 ℃ 3 结语 铸坯 出结 晶器 后 , 通 常表 面温 度 回 升很大 , 有 可 能形成 晶 间裂 纹 , 适 当提 高 拉速 会减 缓 裂 纹产生 的危 险 . 在铸 坯皮 下 10 一 30 m 处 的晶 间裂纹 主要 是 凝 固初期 凝 固前沿 受 较大 张 应 力 引起 的 . 钢 在 6 0 一 9 0 0 ℃ 之 间相 变的作 用 未 对铸坯 裂 纹产 生影 响 . 参 考 文 献 l 托or 叨 G SU Z U K I , 改 a l . C ha ar ct 汀is it 岛 o f H o t D u c it l i t y i n s t 巴15 S u bj e 过 e d t o t h e M d it 飞 a n d S o l id 币ca it o n . T ar ans ct i o n o f I or n an d S t e d nI s ti t ut e o f J a P an , 19 82 , 2议l ) : 4 8 2 付军隆 . 连铸坯凝固过程 中热应力模型 : 网士论文」北京: 北京钢铁学院 , 19 87 3 5 0 代 acm h i K , ct al . I m P or vemn t o f s t喘 M o d el i n 幼 n t i n 田us aC 皮 in g o f s t巴 l . lor n m ak i飞 an d S t el m a kl n g , 19 7 7( 4 ) : 24 0