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2003 年 MSC.Software 中国用户论文集 板坯连铸液芯压下的有限元分析 崔立新 张家泉 陈志平 北京科技大学冶金学院炼钢所 宝钢集团上海梅山有限公司 - 1 - 2003 年 MSC.Software 中国用户论文集 板坯连铸液芯压下的有限元分析 FEM Analysis To Slab Continuous Casting with Liquid Core Reduction 1 1 2 崔立新 张家泉 陈志平 (1- 北京科技大学冶金学院炼钢所； 2-宝钢集团上海梅山有限公司) 摘 要:本文着重叙述应用大型通用商业软件 MSC.Marc，模拟液芯压下时铸坯的变形，确 定最佳压下方案的有限元分析。最理想的轻压下位置，是铸坯刚好出轻压下区之前完全凝固， 即铸坯的最后凝固点必须在轻压下区内。 关键词:板坯连铸 液芯压下 有限元分析 压下方案 MSC.Marc Abstract: The FEM analysis was described concerning the determination of the optimum reduction pattern by using the commercial software MSC.Marc to simulation the deformation of the CC strand with liquid core. It was considered that the reduction should be performed within the complete solidification. Key words: slab continuous；casting reduction with liquid core；reduction pattern； MSC.Marc 1 前言 为了更进一步提高连铸坯的内部质量。减少中心疏松和中心偏析，出现了连铸板坯的带 液芯压下技术。液芯轻压下影响着凝固过程中铸坯中心钢液的流动场、铸坯的冷却条件及凝 固结晶过程，从而影响铸坯的组织结构与性能。文中从连铸板坯凝固及带液芯压下的特点出 发，就板坯连铸过程中的轻压下对铸坯组织与性能的影响行为进行了介绍，这对我公司正着 手进行的连铸板坯带液芯压下技术具有一定的借鉴意义。但是，如果轻压下的工艺制定的不 合理的话，又常会出现连铸板坯的质量问题。在连铸生产中，凝固坯壳产生的裂纹一直是影 响连铸坯质量的主要因素。据统计，造成产品废品的各种缺陷中有50%来自裂纹。凝固坯壳 出现裂纹，重者造成拉漏或废品，轻者则对产品质量带来不同程度的影响。研究液芯压下过 程中应力应变场及其影响因素对确定液芯压下工艺规程，保证生产无缺陷铸坯具有重要意 - 2 - 2003 年 MSC.Software 中国用户论文集 义。因此本文在介绍轻压下对铸坯组织与性能的影响行为的基础上，着重叙述应用大型通用 商业软件MSC.Marc，模拟液芯压下时铸坯的变形，确定最佳压下方案的试验工作。 1 轻压下对铸坯组织与性能的影响 1.1 轻压下对板坯组织结构的影响 1)铸坯疏松的变化 钢液在结晶器内凝固，坯壳与液相中的凝固前沿初生枝晶向液相中不断延伸，坯壳不断 增厚，当铸坯两侧枝晶相遇后，联接 “搭桥”。这样使铸坯内上、下钢液隔开，下部钢液凝 固收缩，而又得不到上面钢液的补充而形成中心疏松。同时气体在固态中的溶解度较液态低 得多，这样铸坯凝固后就会形成气孔。如果将铸坯出结晶器后在钢液凝固的过程中，给予铸 坯一定的轧制力。这样一方面改变铸坯中未凝固钢液的流动，另一方面由初生枝晶的高温强 度极差，在很小的外力作用下就会打碎，即“搭桥”破坏，从而使上部钢液能补充到下部钢 液收缩而产生的缩孔和气体溢出产生的气孔中。轻压下的板坯连铸与普通板坯相比铸坯的中 心疏松程