[发明专利]一种连铸坯压下过程缩孔闭合度预测计算方法

说明书

本发明属于钢铁冶金工业中的连铸生产领域，具体涉及一种连铸坯(包括板坯及矩形坯)压下过程缩孔闭合度预测方法。本发明通过建立连铸坯压下过程三维有限元仿真模型，可计算确定压下过程铸坯各位置等效应变，并结合本发明提出的基于等效应变的缩孔闭合度预测方法，可实现铸坯压下过程缩孔闭合度高效、准确预测，从而为压下工艺及相关装备开发提供定量化的关键数据支撑。板坯及矩形坯压下过程预置缩孔闭合度及采用本发明缩孔闭合度预测公式计算结果间吻合较好，证明了本发明提出的缩孔闭合度预测方法的准确性与适用性。

技术领域

本发明属于钢铁冶金工业中的连铸生产领域，具体涉及一种连铸坯(包括板坯、矩形坯)压下过程缩孔闭合度预测方法。

背景技术

连铸坯中心缩孔及疏松是连铸过程常发内部质量缺陷，该缺陷是影响最终轧材机械性能的主要因素之一。目前，凝固末端压下技术是有效改善连铸坯缩孔、疏松及其它内部质量缺陷的最为有效的技术手段之一。该技术利用铸流凝固末端存在的天然温度梯度优势，通过在连铸坯表面施加较大的机械压下变形，可有效改善连铸坯芯部的缩孔、疏松等内部质量缺陷。

鉴于凝固末端压下技术在改善连铸坯内部质量缺陷存在的明显技术优势，该技术已得到许多研究者的重视，并开展了相关压下工艺及装备设计工作。

在压下工艺方面，中国专利CN201611127505.X公开了一种连铸坯凝固末端单点与连续压下工艺。其通过适当增加压下扇形段入口位置处的压下量，实现了压下变形由铸坯表面向其心部的高效传递，提升了压下对铸坯内部质量缺陷的额改善效率。中国专利ZL201610551771.9公开了一种连铸坯两阶段连续动态压下的方法。其在铸坯中心固相率较小的第一阶段，对铸坯施加相对较小的压下量，主要改善连铸坯中心偏析缺陷。在铸坯中心固相率较高的第二阶段，对铸坯施加较大的压下变形，主要改善铸坯的中心缩孔及疏松缺陷。通过该压下工艺，最终实现连铸坯中心偏析及缩孔、疏松缺陷的同步、高效改善。中国专利ZL201510304514.0公开了一种提高连铸坯凝固末端压下效果的拉矫机扭矩控制方法。其通过给各架拉矫机设置不同的扭矩输出系数，使铸坯在压下过程中沿拉坯方向呈挤压状态，可有效一直铸坯在压下过程中的宽展及延展变形，实现压下变形有铸坯表面向心部的高效话传递，从而提高压下变形对铸坯心部缩孔、疏松及其它内部质量缺陷的改善效率。

在压下装备设计方面，中国专利201611063063.7公开了一种连铸凝固末端压下用增强型紧凑扇形段。该扇形段内外弧共包含5对以上的分节辊辊列，其中驱动辊一端接有驱动电机，扇形段入口出口装备4个液压缸。该扇形段可显著提升连铸凝固末端压下量，防止铸坯反弹变形，保障压下变形实施及铸坯心部缩孔的改善。中国专利CN104057049B共开了一种连铸坯凝固末端大压下的连铸机扇形段及其大压下方法。其所设计的扇形段内外弧共包含5对铸辊，中间辊对的辊径显著大于其它4对从动辊，且中间内外弧大辊径的铸辊均为驱动辊。该扇形段可增加大变形的在铸坯中的渗透性，高效改善铸坯内部缩孔、疏松及其它内部质量缺陷的改善。中国专利CN104399924B公开了一种用于矩形坯连铸的拉矫机渐变曲率凸型辊及使用方法。其所设计的渐变曲率凸型辊由边缘区、渐变曲率区及平辊区组成。该铸辊可有效避开压下过程矩形坯两侧低温高变形抗力区，从而有效降低实施压下变形所需系统压力，大幅提升拉矫机压下能力。此外，其渐变曲率区可保证压下过程，铸坯表面相应区域因应力、应变集中而诱发的裂纹缺陷。

压下过程中，高效、准确的计算出不同压下工艺条件下的缩孔闭合度，可为定量评估压下工艺效果，设计合理、有效的压下工艺及装备提供关键数据支撑。目前，已有众多关于压下工艺及装备设计的相关技术专利，但压下过程铸坯缩孔闭合度的定量计算方法还鲜有报道。

发明内容

针对压下过程缩孔闭合度定量计算方法上的研究不足，本发明提供一种用于连铸坯压下过程缩孔闭合度预测方法。目的是快速、准确的计算出不同压下工艺条件下连铸坯中心缩孔闭合度，实现压下工艺对连铸坯中心缩孔改善效果的定量化评价，从而为设计高效、合理的压下工艺及装备提供定量化的数据支撑。