一种弧型连铸机的蠕变矫直方法与流程

本发明属于连续铸钢领域，特别涉及一种弧型连铸机的蠕变矫直方法。
背景技术：
：连铸坯矫直技术是钢铁连铸生产中的关键技术。弧型连铸机的矫直是指具有一定曲率半径的连铸坯在外力矩的作用下通过变形变成平直铸坯的过程。伴随着当今高效连铸技术的发展，连铸坯矫直从固态矫直发展为带液芯矫直，矫直方法也从单点矫直逐步发展到多点矫直、渐进矫直、连续矫直等。连铸坯矫直技术对于避免产生裂纹，提高铸坯质量和生产效率至关重要。目前国内连铸机大多采用多点矫直技术，近些年一些新建的连铸机普遍采用了连续矫直技术，无论哪种矫直技术都被认为连铸坯的矫直变形必须达到塑性屈服条件，即矫直力矩大于塑性弯矩，矫直应力大于屈服应力。但是连铸坯在矫直过程的塑性变形有可能导致铸坯出现裂纹等质量缺陷。连铸坯在矫直过程中所处环境温度较高，基本在1000℃以上，材料蠕变现象比较明显，而现有的连铸坯矫直方法并未完全发挥材料的蠕变性能。因此，提出一种针对弧型连铸机的蠕变矫直方法，依靠材料的高温蠕变变形可以降低矫直力矩和矫直应力，从而达到降低裂纹出现的风险，提高铸坯质量的目的。技术实现要素：本发明提供一种弧型连铸机的蠕变矫直方法，其要解决的技术问题是：使连铸坯在矫直变形时应变速率低于相同温度和小于屈服应力作用下的蠕变应变速率，完全依靠材料高温蠕变特性进行蠕变矫直，不发生塑性变形，避免裂纹的产生，提高铸坯的质量。为解决上述问题，本发明的技术方案是这样实现的：一种弧形连铸机的蠕变矫直方法，该方法内容包括如下步骤：1、确定连铸坯材料在矫直区温度范围的屈服强度σs，选取连铸坯材料进行高温蠕变拉伸试验的恒应力σ，使σ<σs，然后确定连铸坯材料在矫直区温度和低于屈服应力σs作用下的最小蠕变应变速率2、根据连铸坯厚度D和许用应变，由公式确定连铸机的基本圆弧半径R0，根据冶金长度和铸机高度确定矫直段弧长和基本圆弧段弧长，改变矫直辊辊列布置，延长矫直区域，增加连铸坯蠕变时间，使连铸坯在矫直区有充足的时间进行蠕变变形；3、选取低曲率变化率的矫直曲线，使矫直区应变速率低于试验确定的最小蠕变应变速率此时连铸坯在矫直变形过程中所受矫直应力低于屈服应力，以低于屈服应力的状态发生蠕变变形，整个矫直过程不发生塑性变形，最终实现连铸坯的蠕变矫直。与现有技术相比，本发明具有以下优点：(1)连铸坯在矫直变形过程中，应变速率低于相同温度和小于屈服应力作用下的蠕变应变速率，并不发生塑性变形，矫直应力始终低于屈服应力，降低了裂纹产生的可能性。(2)连铸坯矫直弧长显著延长，增加了蠕变变形时间，连铸坯材料的高温蠕变性能利用的更充分，应变速率更低，有利于提高连铸坯质量，很好地适应了连铸坯较高的拉坯速度。附图说明图1是传统五点矫直技术弧型连铸机曲线图；图2是蠕变矫直技术弧型连铸机曲线图；图3是应变速率对比图。具体实施方式下面结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体说明。所描述的实施例仅仅是本发明的部分实施例。以基本圆弧为9300mm的弧形连铸机矫直段为例，图1为传统五点矫直技术弧型连铸机曲线图，矫直段弧长1520mm，按照如图2所示的蠕变矫直技术弧型连铸机曲线图，针对该连铸机按照曲率变化率符合余弦规律的连续矫直曲线进行矫直辊布置，矫直段弧长10000mm，圆弧半径为8000mm，根据转角与曲率关系以及弧微分公式得出新矫直曲线在直角坐标系下的参数方程为：x(s)=∫010000cos(5π(1-cos(πs20000)))dsy(s)=∫010000sin(52π(1-cos(πs20000)))ds(0≤s≤10000)]]>其中s为弧长，单位为mm。其曲率变化率与弧长的关系方程如下式：k′(s)=dk(s)ds=18000×π20000cos(πs20000)(0≤s≤10000)]]>根据转角和弧微分公式选用连铸坯材料Q345C，厚度为230mm，宽度为1500mm，由于连铸坯在矫直区表面温度在1000℃——1100℃之间，因此通过高温拉伸试验测得1000℃、1050℃和1100℃的屈服应力分别为37.34MPa(1000℃)、29.99MPa(1050℃)和23.21MPa(1100℃)，然后以低于该温度的屈服应力36MPa(1000℃)、28MPa(1050℃)和22MPa(1100℃)进行恒定应力蠕变拉伸试验，通过对应变-时间曲线进行求导，得出三个温度下的最小蠕变应变速率分别为1.0106×10-4S-1(1000℃)、1.1869×10-4S-1(1050℃)和1.3060×10-4S-1(1100℃)。分别对两种矫直方法的机型曲线建立有限元计算模型，由于在低于屈服应力的情况下，温度越高，蠕变速率越快，因此取1000℃时各热物性参数进行有限元模拟计算，由于连铸坯在矫直过程中内弧侧受拉、外弧侧受压，因此提取连铸坯内弧侧应变速率数据，其应变速率对比图如图3所示；传统五点矫直方法由于比较短的矫直弧长，矫直变形时间短，并且多点矫直存在应变速率突变，在最后一个矫直点的应变速率达到1.2×10-3S-1，而新的蠕变矫直方法由于矫直区很长，应变速率变化比较平缓，最大值都在10-5以下，比同温度低于屈服应力作用下的最小蠕变应变速率还低，因此蠕变矫直方法在矫直过程中矫直应力可以始终低于屈服强度，不发生塑性变形，在整个矫直区实现了蠕变矫直。当前第1页1 2 3