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伴随着连铸技术的发展,连铸坯的矫直工艺也经历了相当长的发展历程,从一点矫直、多点矫直发展到目前的连续矫直。国内外的学者对各种矫直过程的研究做了大量工作。
高温连铸坯在矫直区内,处于液固两相并存的稳定流动状态,其温度、应力分布、应变和应变率的分布彼此耦合,相互影响。特别是对液芯的处理,一直是连铸坯应力变形分析的难点。本文是将进入液相区材料的屈服极限设为一个不等于零的小值来处理。
本文以大方坯连铸机的拉矫过程为例,通过刚塑性有限元法并借助有限元分析软件Marc对带液芯连铸坯矫直过程进行了模拟研究。论文首先从连铸坯的矫直类型、原理入手,简单回顾了国内外的发展状况。然后以刚塑性有限元理论为基础,建立了连铸坯矫直过程中应力应变数值模拟的有限元模型。
针对材质为Q235,规格为280mm×325mm的连铸坯,按照有无液芯两种情况,分别选取0.75m/min、0.8m/min、0.85m/min几种不同拉速,对连铸坯在矫直过程中的应力、应变和应变率的分布进行分析和比较。
模拟结果显示:铸坯与辊子接触的三个矫直点位置可能产生瞬时应力集中;连铸坯内弧侧受拉应力,外弧侧受压应力;应变值在矫直区缓慢上升,三个矫直点位置有小幅突变;液芯处由于受到坯壳的挤压作用,铸坯同一截面液芯区总的等效应变值要大于固相区总的等效应变值;应变速率的峰值出现在三个矫直点处,而且随着拉速的增大,等效应变速率也增大;三个矫直点处、液固两相区和铸坯液芯终止地方的表面都属于裂纹敏感区。