马海涛等：压下对重轨钢大方坯内裂纹敏感性的影响 ·1683 1.6 --w[Mnl/w[S]>25 从图6(a)可以看出，大方坯的压下区间在距离弯 1.4 月面14.9m至20.5m之间，通过红外测温仪对铸 坯表面进行温度测量，测量结果与计算结果基本 C=[C+0.02Mn]+0.04Ni 1.0 0.1[si1-0.04[Cr]-0.1Mo] 一致，验证了铸坯传热模型的准确性.图6(b)为铸 坯上表面（内弧侧）到下表面（外弧侧）温度分布， 0.6 对比了在中心固相率为0.3~0.7位置处铸坯厚度 0.4 方向的温度分布.在中心固相率为0.3、0.4、0.5、 0.2 0.6和0.7位置处的铸坯中心两相区厚度分别是 -…--一…一一 0 104.4、97.2、87.4、82.2和73.0mm.由此可见，铸坯 0 0.40.60.8 1.0 1.2 Carbon equivalent/% 中心两相区的厚度随着固相率的增加而减小.因 图4碳当量与临界应变的关系 此，在中心固相率为0.3、0.4、0.5、0.6和0.7位置 Fig.4 Relationship between the carbon equivalent and critical strain 处的铸坯凝固前沿至铸坯中心的距离分别是52.2、 48.6、43.7、41.1和36.5mm. 0.6位置处的铸坯作为计算对象，对铸坯不同网格 本文对铸坯温度场进行数值模拟计算，铸坯 数的温度场进行计算，连铸坯模型划分网格数分 在压下区间内处于空冷区，铸坯通过辐射传热进 别是7920,16100和28000. 铸坯温度场计算结果 行冷却.通过JMatPro热力学软件对U71Mn钢种 如图5所示，计算结果表明，网格数量对计算结果 进行计算得到液相线温度为1475℃，固相线温度 几乎无影响，为提高计算结果图片的清晰度以及提 为1370℃.对铸坯温度场计算得到在中心固相率 高运算效率，本模型对铸坯划分网格数为16100， 为0.3、0.4、0.5、0.6和0.7位置处的铸坯中心温度 图6(a)是大方坯表面温度与中心温度分布 分别为1459、1453、1446、1437和1426℃.图7为 7920 16100 28000 T/℃ 图5不同网格数温度场计算结果 Fig.5 Temperature field calculation results of different grid numbers 1500 1600 The calculation temperature at the bloom center =03 05 The calculation temperature at the bloom surfac The bloor · f=0.4 =0.6 The measurement temperature at the bloom surtace 1500 1400 0.7 Outer are 1400 1370.℃ 1300 1300 Inner arc Outer arc 1200 Reduction zone 1200 1100 73.0m 1000 1100 82 4 mm 97.2mm 900 104.4mm (a (b) 1000 -20 2 468101214161820222426 -100 -50 0 50 100 Distance from the meniscus/m Distance from the center of the bloom/mm 图6大方坯温度分布.(a)铸坯中心及表面温度：(b)铸坯液芯温度分布 Fig.6 Temperature distribution in the bloom:(a)center and surface temperature of bloom;(b)temperature distribution of the bloom liquid core0.6 位置处的铸坯作为计算对象，对铸坯不同网格 数的温度场进行计算，连铸坯模型划分网格数分 别是 7920，16100 和 28000. 铸坯温度场计算结果 如图 5 所示，计算结果表明，网格数量对计算结果 几乎无影响，为提高计算结果图片的清晰度以及提 高运算效率，本模型对铸坯划分网格数为 16100. 图 6(a) 是大方坯表面温度与中心温度分布. 从图 6(a) 可以看出，大方坯的压下区间在距离弯 月面 14.9 m 至 20.5 m 之间，通过红外测温仪对铸 坯表面进行温度测量，测量结果与计算结果基本 一致，验证了铸坯传热模型的准确性. 图 6(b) 为铸 坯上表面（内弧侧）到下表面（外弧侧）温度分布， 对比了在中心固相率为 0.3～0.7 位置处铸坯厚度 方向的温度分布. 在中心固相率为 0.3、0.4、0.5、 0.6 和 0.7 位置处的铸坯中心两相区厚度分别是 104.4、97.2、87.4、82.2 和 73.0 mm. 由此可见，铸坯 中心两相区的厚度随着固相率的增加而减小. 因 此，在中心固相率为 0.3、0.4、0.5、0.6 和 0.7 位置 处的铸坯凝固前沿至铸坯中心的距离分别是 52.2、 48.6、43.7、41.1 和 36.5 mm. 本文对铸坯温度场进行数值模拟计算，铸坯 在压下区间内处于空冷区，铸坯通过辐射传热进 行冷却. 通过 JMatPro 热力学软件对 U71Mn 钢种 进行计算得到液相线温度为 1475 ℃，固相线温度 为 1370 ℃. 对铸坯温度场计算得到在中心固相率 为 0.3、0.4、0.5、0.6 和 0.7 位置处的铸坯中心温度 分别为 1459、1453、1446、1437 和 1426 ℃. 图 7 为 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 Carbon equivalent/ % Carbon equivalent/% Ceq=[C]+0.02[Mn]+0.04[Ni] −0.1[Si]−0.04[Cr]−0.1[Mo] The critical strain of U71Mn at solid-liquid interface 0.4 0.2 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 w[Mn]/w[S]>25 w[Mn]/w[S]<25 w[Mn]/w[S]<10 图 4 碳当量与临界应变的关系 Fig.4 Relationship between the carbon equivalent and critical strain X Y 1459 7920 16100 28000 T/℃ 1422 1384 1346 1309 1271 1233 1196 1158 1121 1083 1045 1008 图 5 不同网格数温度场计算结果 Fig.5 Temperature field calculation results of different grid numbers 1600 The calculation temperature at the bloom center The calculation temperature at the bloom surface The measurement temperature at the bloom surface 1500 1400 1300 1200 Temperature/ ℃ Distance from the meniscus/m Reduction zone 1100 1000 900 420 6 24 8 10 12 14 16 18 20 22 26 (a) −2 (b) 1500 1400 1300 1200 1100 Temperature/ ℃ Distance from the center of the bloom/mm Outer arc Outer arc The bloom Inner arc Inner arc 1000 −100 −50 0 50 100 73.0 mm 1370 ℃ fs=0.3 fs=0.5 fs=0.4 fs=0.6 fs=0.7 82.2 mm 87.4 mm 97.2 mm 104.4 mm 图 6 大方坯温度分布. （a）铸坯中心及表面温度；（b）铸坯液芯温度分布 Fig.6 Temperature distribution in the bloom: (a) center and surface temperature of bloom; (b) temperature distribution of the bloom liquid core 马海涛等： 压下对重轨钢大方坯内裂纹敏感性的影响 · 1683 ·