Vol.27N0.2 娄娟娟等：连铸异型还凝固过程的数值模拟 177· 为1501℃，在32*辊处最高温度为1422℃，所以铸 (4)SS400异型坯浇铸时，只有其R角处的表 坯的凝固终点大致在31"辊和32辊之间的位置. 面温度在二冷区中前期温度处于高温塑性区，铸 根据异型坯生产工艺要求，凝固终点应控制在二 坯的其他部位表面温度均落在相应钢种的低温 冷区以内，模拟结果表示凝固终点控制在比较合 脆性区.因此，二冷区可以进一步采用弱冷方式， 理的位置. 使异型坯在二冷段和矫直辊前的表面温度处于 3.5矫直辊前异型坯截面温度 高温塑性区， 矫直辊前异型坯周边温度变化较大，翼缘瑞 (5)在二冷中后期，由于支撑辊间间隙喷水， 部温度最低，腹板温度次之，翼缘外侧温度则稍 铸坯表面温度波动较大，二冷段铸坯表面温度回 高，R角处温度最高.在腹板宽度方向，温度变化 复出现了大于100℃m的情况. 仍较小，在R角两侧温度变化仍较大，这和钢厂 (6)SS400异型坯在马钢现行生产工艺条件 现场测温结果一致.与二冷段温度分布的差别是 下，铸坯完全凝固的位置在31“辊和32辊之间. 铸坯内外温度差显著降低，铸坯温度趋于均匀. 参考文献 4结论 [】张小平，梁爱生.近终形连铸技术。北京：冶金工业出版 社，2001.126 (1)采用ANSYS模拟的SS400异型坯的温度 [2]Kim K,Han HN,Yeo T,et al.Analysis of surface and internal 分布与现场异型坯表面温度测定结果吻合，翼缘 cracks in continuously cast beam blank.Ironmaking Steelmak- ing1997,243:249 两端先完成凝固：最终凝固位置是圆角部，在离 [3]Lee J E.Prediction of cracks in continuously cast steel beam 窄面表面中央约100mm靠近中心的位置. blank through fully coupled analysis of fluid flow,heat transfer, (2)在结晶器出口处SS400的坯壳在R角两 and deformation behavior of a solidifying shell.Metall Mater 侧最薄，坯壳最小厚度为12mm. Trans A,2002,31A(1):225 [4]蔡开科.连续铸钢，北京：科学出版社，1990 (3)在二冷区，异型坯周边温度变化较大，翼 [们陈家祥.连续铸钢手册.北京：冶金工业出版社，1995 缘端部温度最低，翼缘外侧温度次之，腹板温度 [6杨全，张真，金属凝固与铸造过程数值模拟.浙江：浙江 稍高，R角处温度最高，在腹板宽度方向，温度变 大学出版社，1996 化较小，在R角两侧温度变化较大，这和钢厂现 [刀韩志强.连铸板坯内裂纹形成的数学模型研究：[学位论 文].北京：北京科技大学.2000 场测温结果一致. Numerical simulation of thermal processing in continuously cast beam blank LOU Juanjuan",BAO Yanping",LIU Jianhua,SUN Wei,DU Songlin,HUANG Sheqing" 1)Metallurgical and Ecological Engineering School,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 2)Masteel Co.Ltd,Maanshan 243003,China ABSTRACT The solidification in a beam blank was numerically simulated by using ANSYS commercial soft- ware in order to analyze surfacal and internal cracks in the beam blank.The boundary conditions were based on me- asured technical parameters in practical production.The simulated result is in accordance with the measured surface temperature of the beam blank.It is shown that the surfacal temperature of SS400 beam blank is in the brittleness temperature zone except that of the fillet under the present condition.In order to make the surface temperature of the beam blank into the plastic temperature zone before it goes into the straightening zone,it is necessary to weaken the intensity of secondary cooling. KEY WORDS beam blank;continuous casting;solidification;second cooling;numerical simulationV b l . 2 7 N 0 . 2 娄娟 娟等 : 连 铸异型 坯凝 固过程 的数 值模 拟 . 1 7 7 - 为 1 5 01 ℃ , 在 3 2 #辊 处最 高温 度 为 1 4 2 ℃ , 所 以铸 坯 的凝 固终 点大 致 在 31 #辊 和 3 2 #辊 之 间 的位 置 . 根 据 异型 坯 生产 工 艺要 求 , 凝 固终 点应 控 制 在 二 冷 区 以 内 , 模拟 结 果表 示凝 固终 点控 制 在 比较合 理 的位 置 . 1 5 矫 直 辊 前异 型坯 截 面 温度 矫 直 辊前 异 型坯 周 边温 度变 化 较 大 , 翼缘 端 部温 度 最低 , 腹 板温 度 次之 , 翼 缘外 侧 温度 则 稍 高 , R 角 处温 度 最 高 . 在腹 板 宽度 方 向 , 温 度 变 化 仍 较 小 , 在 R 角两 侧温 度 变 化仍 较 大 , 这 和 钢 厂 现 场测温 结果 一致 . 与 二冷 段温 度 分布 的差别 是 铸 坯 内外 温度 差 显 著 降低 , 铸 坯 温 度趋 于 均 匀 . (4 ) 5 5 4 0 0 异型 坯 浇铸 时 , 只 有 其 R 角 处 的表 面温 度在 二 冷 区 中前 期温 度 处于 高温 塑性 区 , 铸 坯 的其 他 部 位 表 面 温度 均 落 在 相 应 钢种 的低 温 脆性 区 . 因此 , 二冷 区可 以进 一步 采用 弱冷 方式 , 使 异 型坯 在 二 冷 段 和矫 直 辊 前 的表 面温 度 处 于 高温 塑 性 区 . (5) 在 二冷 中后 期 , 由于支 撑辊 间间 隙喷 水 , 铸 坯表 面 温度 波动 较 大 , 二 冷 段铸 坯表 面温 度 回 复 出现 了大 于 10 0 ℃m/ 的情 况 . (6 ) 5 40 0 异 型 坯在 马钢 现行 生 产 工 艺条 件 下 , 铸 坯 完全 凝 固的位 置 在 31 举辊 和 3 2 禅辊 之 间 . 考 文 献 张小平 , 梁爱 生 . 近 终 形连铸 技术 . 北 京 : 冶金 工 业 出版 社 , 2 0 0 1 . 12 6 K 而 K , H an H N , eY o T, d a l . A n a ly s i s o f s ur af e e an d i n et nr al e acr ks i n e o n t iun o u s ly e ast b e am b lan k . I功 . m a dl o g S ct e l m a -k 1 . 9, 199 7 , 2 4 ( 3 ) : 2 4 9 L e e J E . P er d i e it o n o f e m e ks in e o nt in u o u s ly c as t s et e l b e am b lal lk th r o u hg fu l ly e o 叩l e d an al y s i s o f fl u id fl o w, h e at tr asn fe ,r an d d e of mr at i o n b e h va i o r o f a s o lid i fy in g s h e ll . M e at l M a et r 飞丫. n s A , 2 0 0 2 , 3 I A ( l ) : 2 2 5 蔡 开科 . 连续 铸钢 . 北 京 : 科学 出版社 , 19 90 陈 家祥 . 连续 铸钢手 册 . 北 京 : 冶金工 业 出版社 , 19 95 杨 全 , 张真 . 金 属凝 固与铸 造过 程数 值模拟 . 浙江 : 浙江 大学 出版 社 , 19 % 韩志强 . 连铸 板坯 内裂 纹形 成的 数学模 型研 究 : t学位论 文】 . 北 京 : 北京 科技 大学 . 2 0 0 参l2l1][ ,月 1JJ. 1J. , . ` 4 f甘`Uù7 月r. J r .Lf. 目.L 4 结 论 ( l) 采用 A N S Y S 模 拟 的 5 54 0 异 型坯 的温 度 分布 与现 场 异型 坯表 面温 度 测定 结果 吻 合 . 翼缘 两端 先 完成 凝 固 ; 最 终 凝 固位 置 是 圆角 部 , 在 离 窄面 表 面 中央 约 10 0 m m 靠 近 中心 的位 置 . (2 ) 在 结 晶器 出 口 处 5 5 4 0 0 的坯 壳 在 R 角 两 侧 最 薄 , 坯 壳 最 小厚 度 为 12 ~ . (3 ) 在 二冷 区 , 异 型 坯周 边 温 度变 化 较 大 , 翼 缘端 部温 度 最低 , 翼 缘 外侧 温 度 次之 , 腹板 温 度 稍高 , R 角 处温 度 最高 . 在腹 板 宽度 方 向 , 温 度 变 化 较 小 , 在 R 角两 侧温 度 变 化 较大 , 这 和钢 厂 现 场 测温 结果 一致 . N um e r i c a l s im u l a t i o n o f ht e mr a l P r o c e s s i n g i n c o n t i n u o u s l y c a s t b e am b l a n k L o U uJ a ’nj u a n , ), BA O aY塑 ign ,气LI U iJ a n h u a , ), S创 V 肠产), D U oS gln i n, ), H UA N G hS e口动犷 , I ) M e t a ll u 电 i e a l an d E e o l o g i e al Egn in e e r ign S e h o o l , U in v ers ity o f s e i e n e e an d eT e hn o l o gy B e ij i n g , B e ij ing l 0 0 0 8 3 , C h i n a 2) M as te e l C o . L t d , M an s h an 2 4 3 00 3 , C h i n a A B S T R A C T hT e s o l i d i if e iat on in a be am b l a n k wa s n um ier e al l y s如 u l a edt by us ing A N S Y S e onu ecr i al 5 0 仆 w a r e i n o r d e r t o an ly z e s ur fa c a l an d int e m a l e r ac k s i n het b e am b 1 a 11 k . hT e b o un d a yr e o n d it i o n s w e r e b as e d o n m e - as uer d t e e hn i c a l P ar am e t e r s in P acr t i e a l rP o d u e it o n . hT e s im u l at e d r e s u lt 1 5 i n ac e o dr an e e iw ht ht e m e as uer d s u r fa e e t e m P e r a ut r e o f ht e b e am b l a n k . It 1 5 s h o wn ht at t h e s ur fa c a l t e m P er a tU r e o f 5 5 4 0 0 b e am b lan k 1 5 i n ht e b ir t l en e s s t e m P e r a ut r e z o n e e x e e P t t h at o f het if ll e t un de r ht e P er s e in e o n d iti o n . nI o r d e r t o m a k e ht e s ur fa e e t e m P e r a ut r e o f ht e b e am b l a nk i n t o het P l a s ti e t e m P er a ut r e z o n e b e fo r e i t g o e s i n t o ht e s tr a i g h t e n i n g z o n e , i t 1 5 n e e e s s a yr to w e ak e n ht e iin e n s iyt o f s e e o n d a yr e o o lign . K E Y W O R D S b e am b l a n k ; e o n itn u o us e a st in g : s o li d iif e at i o n : s e e o n d e o o li n g : umn e ir e a l s i m u 】at i o n