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连铸坯凝固末端轻压下技术是改善连铸坯内部质量的有效办法之一,已在国外的许多钢厂得到广泛应用,并取得了明显的冶金效果。攀钢在其新建的大方坯连铸机上引进了VAI(奥钢联)的凝固末端轻压下技术,于2003年9月投产,攀钢是国内第一个大方坯(280mm×380mm)连铸采用轻压下技术的厂家。包钢也即将引进连铸坯轻压下技术。由于技术保密的缘故,轻压下参数的确定及模型的建立对攀钢和包钢来说都是一个“黑箱”。本文的目的就是确定大方坯连铸轻压下位置,为探索大方坯连铸轻压下技术提供理论依据。连铸坯轻压下工艺是在铸坯的凝固末端施加压力以改善铸坯内部质量缺陷,如中心偏析和疏松。本文针对包钢大方坯连铸高碳钢的实际情况,运用有限元分析方法,对铸坯的凝固过程进行了数值模拟,确定连铸坯凝固终点的位置和轻压下区间,为包钢大方坯连铸轻压下数值模拟提供理论依据。建立凝固传热模型,用Marc有限元软件进行热传导计算。根据包钢大方坯连铸的工艺条件,分别对材质为U71Mn、断面尺寸为280mm×380mm和280mm×325mm,材质为45钢、断面尺寸为280mm×380mm和280mm×325mm的连铸坯在拉速0.65m/min、过热度25℃;拉速0.70m/min、过热度15℃;拉速0.70 m/min、过热度25℃;拉速0.70m/min、过热度35℃;拉速0.75 m/min、过热度25℃五种典型工况下进行热传导模拟计算。通过计算,可以确定铸坯凝固末端位置,进而确定压下区间。模拟计算结果与包钢现场红外测温仪测温的结果对比,相对误差在5%以内,说明模拟计算结果具有可靠性和实用性,模型可为轻压下提供凝固工艺参数。分析了凝固传热过程中各项工艺参数的变化对铸坯凝固进程的影响。模拟结果表明,提高浇注温度和增大拉坯速度都将延缓铸坯的凝固进程。表现为:过热度和拉速增加,出结晶器坯壳厚度减小、铸坯表面温度增加、凝固坯壳厚度增长减慢、铸坯液相穴拉长、凝固终点位置下移。在热传导计算的基础上,对连铸大方坯进行了热应力计算。为进一步将凝固传热模型和轻压下模型耦合在一起,分析连铸坯在轻压下过程中的应力-应变关系提供理论基础。