王博等：连铸板坯轻压下过程中间裂纹产生机理 ·355 12 坯表面承受压应力，凝固前沿承受拉应力，并且所承受 的最大拉应力超过钢的临界应力值3.31MPa约1.0 MPa,说明很有可能产生中间裂纹.但是只矫直不压 下时，内弧侧凝固前沿所承受的最大拉应力仅2.43 MPa,说明在矫直段进行轻压下时，压下辊的压下作用 会大大增加裂纹产生的概率，这与现场统计的轻压下 实验结果非常吻合 6.98-8-级-8-⑧-8-8⑧-效-及@-⑧8⑧ 7扇形段 8*扇形段 00.10.20.30.40.50.60.70.80.9 4.6 临界应力 C质量分数/% 2.3 2 图8临界应力与碳含量的关系示意图 Fig.8 Schematic diagram of the relationship between critical stres -2.3 and carbon content 4.6 0压下量3.5mm 下量6Smm 6.9 -0生下量50mm 计算对象Q345R,碳质量分数在0.16%左右时， 尤生下 &压下银中心 0.691.38 2.072.763.45 4.14 该钢种在连铸轻压下时凝固前沿所能承受的临界应力 连特还长度m 为3.31MPa 图10矫直段7~8不同压下量时宽面中心凝固前沿主应力分布 2.3模拟结果 (内弧侧) 图9为铸坯在弧形段5~6进行轻压下时凝固前 Fig.10 Main stress of the solidification front under different soft re- 沿主应力分布情况.每个扇形段有7个压下辊，其中 ductions at Segments 7 and 8 (inner arc) 各扇形段第4个辊为驱动辊，不做压下.压下辊直径 图11为铸坯在弧形段9~10进行轻压下时凝固 230mm,驱动辊直径250mm.可以看出：铸坯凝固前沿 前沿主应力分布情况.各扇形段第4个辊为驱动辊， 所承受的主应力在-5.5~2MPa间周期性变化（正值 不做压下.压下辊、驱动辊直径均为300mm.可以看 表示拉应力，负值表示压应力)，处于压下辊位置时， 出，在水平段9~10进行轻压下时，铸坯凝固前沿所承 凝固前沿承受压应力：处于压下辊之间时，由于钢水静 受的主应力在-6.5~3.0MPa间周期性变化，处于压 压力的作用，凝固前沿承受拉应力，并且所承受的最大 下辊位置时凝固前沿承受压应力，处于压下辊之间时， 拉应力不会超过钢的临界应力值3.31MPa,说明没有 由于钢水静压力的作用，凝固前沿承受拉应力，并且所 裂纹产生的可能 承受的最大拉应力不会超过钢的临界应力值3.31 8— MPa,说明没有裂纹产生的可能 5扇形段 6扇形段 临界应力 8「☒以吸吸一88吸公及8一8以公⑧ -压下量3.5mm-压下量5.0mm 9扇形段 10扇形段 -压下量3.5mm 临界应力 o-生下量5.0mm -压下65mm压下架中心 1.0 15 2.02.5 3.0 3.5 a-压下量6.5mm 连铸坯长度m ☒生下棍中心 0.69 1.38 2.072.763.45 4.14 图9弧形段5~6不同压下量时凝固前沿主应力分布（内弧侧） 连等坯长度m Fig.9 Main stress of the solidification front under different soft re- 图11水平段9~10不同压下量时宽面中心凝固前沿主应力分 ductions at Segments 5 and 6(inner arc) 布（内弧侧） 图10为铸坯在弧形段7~8进行轻压下时凝固前 Fig.11 Main stress of the solidification front under different soft re- 沿主应力分布情况.各扇形段第4个辊为驱动辊，不 ductions at Segments 9 and 10 (inner are) 做压下.压下辊、驱动辊直径均为300mm.可以看出： 通过以上分析可以看出：在弧形段和水平段凝固 在矫直段7~8进行轻压下时，铸坯内弧侧凝固前沿所 前沿所承受的最大拉应力均不会超过钢的临界应力 承受的主应力在-6.5~4.35MPa间周期性变化，处于 值：而在矫直段，铸坯受矫直力和钢水静压力的双重影 压下辊之间时，由于钢水静压力的作用，铸坯表面承受 响，出现与弧形段和水平段相反的应力状态，并且所承 拉应力，凝固前沿承受压应力：处于压下辊位置时，铸 受的最大拉应力超过钢的临界应力值，只矫直不压下王 博等: 连铸板坯轻压下过程中间裂纹产生机理 图 8 临界应力与碳含量的关系示意图 Fig． 8 Schematic diagram of the relationship between critical stress and carbon content 计算对象 Q345Ｒ，碳质量分数在 0. 16% 左右时， 该钢种在连铸轻压下时凝固前沿所能承受的临界应力 为 3. 31 MPa． 2. 3 模拟结果 图 9 为铸坯在弧形段 5 ～ 6 进行轻压下时凝固前 沿主应力分布情况． 每个扇形段有 7 个压下辊，其中 各扇形段第 4 个辊为驱动辊，不做压下． 压下辊直径 230 mm，驱动辊直径 250 mm． 可以看出: 铸坯凝固前沿 所承受的主应力在 － 5. 5 ～ 2 MPa 间周期性变化( 正值 表示拉应力，负值表示压应力) ，处于压下辊位置时， 凝固前沿承受压应力; 处于压下辊之间时，由于钢水静 压力的作用，凝固前沿承受拉应力，并且所承受的最大 拉应力不会超过钢的临界应力值 3. 31 MPa，说明没有 裂纹产生的可能． 图 9 弧形段 5 ～ 6 不同压下量时凝固前沿主应力分布( 内弧侧) Fig． 9 Main stress of the solidification front under different soft re￾ductions at Segments 5 and 6 ( inner arc) 图 10 为铸坯在弧形段 7 ～ 8 进行轻压下时凝固前 沿主应力分布情况． 各扇形段第 4 个辊为驱动辊，不 做压下． 压下辊、驱动辊直径均为 300 mm． 可以看出: 在矫直段 7 ～ 8 进行轻压下时，铸坯内弧侧凝固前沿所 承受的主应力在 － 6. 5 ～ 4. 35 MPa 间周期性变化，处于 压下辊之间时，由于钢水静压力的作用，铸坯表面承受 拉应力，凝固前沿承受压应力; 处于压下辊位置时，铸 坯表面承受压应力，凝固前沿承受拉应力，并且所承受 的最大拉应力超过钢的临界应力值 3. 31 MPa 约 1. 0 MPa，说明很有可能产生中间裂纹． 但是只矫直不压 下时，内弧侧凝固前沿所承受的最大拉应力仅 2. 43 MPa，说明在矫直段进行轻压下时，压下辊的压下作用 会大大增加裂纹产生的概率，这与现场统计的轻压下 实验结果非常吻合． 图10 矫直段7 ～ 8 不同压下量时宽面中心凝固前沿主应力分布 ( 内弧侧) Fig． 10 Main stress of the solidification front under different soft re￾ductions at Segments 7 and 8 ( inner arc) 图 11 为铸坯在弧形段 9 ～ 10 进行轻压下时凝固 前沿主应力分布情况． 各扇形段第 4 个辊为驱动辊， 不做压下． 压下辊、驱动辊直径均为 300 mm． 可以看 出，在水平段 9 ～ 10 进行轻压下时，铸坯凝固前沿所承 受的主应力在 － 6. 5 ～ 3. 0 MPa 间周期性变化，处于压 下辊位置时凝固前沿承受压应力，处于压下辊之间时， 由于钢水静压力的作用，凝固前沿承受拉应力，并且所 承受的最大拉应力不会超过钢的临界应力值 3. 31 MPa，说明没有裂纹产生的可能． 图 11 水平段 9 ～ 10 不同压下量时宽面中心凝固前沿主应力分 布 ( 内弧侧) Fig． 11 Main stress of the solidification front under different soft re￾ductions at Segments 9 and 10 ( inner arc) 通过以上分析可以看出: 在弧形段和水平段凝固 前沿所承受的最大拉应力均不会超过钢的临界应力 值; 而在矫直段，铸坯受矫直力和钢水静压力的双重影 响，出现与弧形段和水平段相反的应力状态，并且所承 受的最大拉应力超过钢的临界应力值，只矫直不压下 ·355·