论文摘要
钢铁材料的使用性能决定了多数钢种具有包晶反应,这类钢的一个重要特点是包晶反应（L+δ→γ）过程会产生体积收缩，在坯壳与铜板间不可避免会产生气隙，这是使铸坯在结晶器内凝固传热不稳定的重要因素，同时也是铸坯各种缺陷的源头。因此对于控制包晶反应的初生δ铁素体量影响的研究是至关重要的。作者为研究连铸过程中δ铁素体量及考查拉速和过热度对结晶器内坯壳凝固传热的影响，采用商业有限元软件ANSYS，并利用项目合作方瑞典皇家工学院所测漏钢坯壳数据，对316不锈钢板坯厚度生长情况进行了模拟。采用2-D模型，分别计算了δ铁素体转变量为0%、25%、50%、75%、100%，拉速为0.4m/min、0.5m/min、0.6m/min及过热度为30℃、40℃、50℃时坯壳出口温度、坯壳厚度及表面温度的变化，探讨了坯壳生长及厚度变化规律。同时对国内某公司提供的漏钢坯壳进行了切割和厚度测量，验证了计算结果的可靠性。计算结果表明：δ铁素体转变是造成结晶器内钢水凝固不规律的主要原因，它的存在能够使得表面温度的温差在纵向100mm内达到200℃以上，这是诱发铸坯表面缺陷的重要因素。随着δ铁素体转变量的提高，使得坯壳表面温度不均匀性加剧，同时也使得坯壳总体厚度变薄，厚度变化率在8.6-30%间变化，造成较薄坯壳上厚度相对变化很大，极大的提高了产生裂纹及漏钢的可能性。提高拉速虽然能够一定程度上降低坯壳表面温度波动，提高坯壳的均匀性，但其影响有限，而过热度对于坯壳厚度的不均匀性则没有贡献。而实验所测坯壳边部厚度要明显厚于中心，而边部厚度波动也明显的比中心要剧烈一些，厚度波动不只出现在纵向上，横向上厚度波动也比较剧烈，波动较为规律，呈周期性波浪形，实验与模拟结果相一致。模拟显示δ铁素体含量、拉速及过热度对坯壳厚度的生长均有不同程度的影响，这为研究结晶器内坯壳厚度生长及改善传热条件提供了线索和依据。