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连铸坯在凝固过程中要承受到多种应力的作用,如温度应力、拉坯阻力、鼓肚变形应力、弯曲和矫直应力等等。一旦这些应力及应变的总和在连铸坯某一薄弱部位超过它所能承受的极限,便会造成开裂(内裂纹或表面裂纹),恶化铸坯的质量。
本文以宝山钢铁股份有限公司电炉连铸生产圆坯合金钢工艺研究技术项目为背景,选择Cr-Mo系列和B-Ti-W系列合金钢为研究对象(以T23钢为典型钢种),主要对T23钢进行了铸造性能测试和高温力学性能的研究。
在铸造性能测试中,测定了典型钢种的流动性、体收缩特性、线收缩特性和温度曲线等几方面性质,对典型钢种的铸造性能有了深入的了解。
在高温力学性能测试中,采用Gleeble-1500热模拟机测试了T23钢种的高温拉伸性能,绘制出了钢的脆性曲线,得到了T23钢的脆性温度区间。由此提出矫直点应尽量避开钢的脆性区,以改善铸坯质量。另外,观察了T23钢的金相组织和拉伸断口的扫描电镜形貌,并对其进行了综合分析。
以连铸坯在线测温的现场实验数据为基础,验证了本课题组开发的数值模拟分析软件的正确性。并利用分析模拟软件调入现场数据或自行输入数据,用于动态可视化的模拟连铸圆坯坯壳表面及中心温度。
本文对T23钢的铸造性能、合金元素在钢中的作用和高温力学性能进行了综合研究,并在此基础之上,应用二冷段铸坯凝固计算机辅助分析软件对生产数据进行了分析,为在连铸圆坯生产过程中减少中心裂纹和缩孔工艺提供了依据。