外文翻译--在连铸厚板的凝固坯壳中产生的应变 中文版

附录 外文翻译 在连铸厚板的凝固坯壳中产生的应变 摘要 ： 两种尺寸的不稳定热变换模型被应用到获得表面温度和在凝固过程中连铸厚板的坯壳厚度上。以此为基础，在固态和液态钢的结合面的应变数学模型被建立。通过这种模型在正常和非正常操作条件下凝固中的坯壳应变被获得。结果证明，在正常操作条件下应变是很小的，结合面断裂不再发生。无论怎样，当滚隙的变化量在 2mm以上时，由这种情况产生的应变比由鼓出变形产生的应变大。进一步说，整个应变超过临界范围时，结合面断裂则产生了。所以，对于维持连铸机的精炼状态去避免结合面断裂现象是很重要 的。 关键词 ：结合面断裂，应变，鼓出应变，矫直，板坯连铸 1简介 由于连续铸钢具有固有的低成本、高领域、操作灵活和获得高质量的铸造产品的能力等许多优势。使连续铸钢过程在过去十年已经被世界钢铁工业广泛的采用。但是在近些年，随着日渐增长的连铸速度和锰含量的降低，与液体型芯降低技术，结合面断裂现象已经象 20 年前一样再一次变成很值得重视、另人关注的问题。 要理解结合面断裂，要求了解厚板凝固坯壳中的应变。很明显，当应变超过临界值时，结合面断裂将产生。在连续铸钢过程中，应变产生的原因包括有鼓出应变、矫直、不成直线等。 热变换和应变模型在这篇文章中被应用到在正常和非正常操作条件下厚板凝固坯壳中应变的研究。 2 数学模型 2 1热变换模型 (1)控制平衡方程式 两种尺寸不稳定热转换现象能够用以下部分不同的平衡方程工来表达。 其中 是有效的热量传导率 , ； T 是温度 ； Q 是固体的潜在热量， ； 是钢的密度 ； C 是特殊热容量， ； t是时间， s。 (2)初始条件 t=0,T=1537 (3)边界条件 (a)在模型 4中的热流动密度： (b)在二次冷却区域的热转换系数 4： 在其中， w是冷却水的流动速度 ， 厚板的表面温度， 。 (c)在发热区域的热转换系数 在其中， 是 Stefan Boltzman 常量，用 ， ； 是厚板的blaclness为 0.8； 是周围环境的温度， 。 (4)热转换模型的核实 厚板的表面温度由北京科技大学的工程师 Metal Lurgical 设计的线外线不接触的 pyrometer来度量，它能通过分析在估算温度和测量温度间的差值来揭示热转换模型的精确程度。 2 2应变模型 (1)鼓出应变 (a)鼓出量 。根据参考 6， 7研究 ，平衡方程 (5)是最有效最容易的一种估算鼓出量的方程。在方程中，这样假定被具体化，简单的弯曲理论是可应用的，在两个相邻滚之间，铁的静态压力和坯壳厚度是常数。 在其中 P是铁静态压力， Pa； 是辊的节距， mm； S是坯壳厚度， mm； 是厚板的变形系数； 是 的修正系数，通常， ； 是新的 modulus的修正， MPa； 是铁的凝固温度， K； Tm 是坯壳的平均温度，是， K； 是表面温度， K； t是时 间 ， min； v是连铸速度， m/min。 (b)鼓出应变。 鼓出应变由 Hiromu Fujii8提出的平衡方程式 (6)估算 在其中， S是坯壳的厚度， mm； 是鼓出量， mm； 是辊节距， mm。 (2) 不弯曲应变 M设计者 9提出不弯曲应变能够通过假设位于 strand 中心的单独的中性轴，通过平衡方程式 (7)来估算出来。 在其中， 和 是矫直半径， mm；d是坯壳厚度， mm。 (3)不对齐应变 根据 B.Barber10的研究，不成直线应变能通过假定在三个相邻辊中的中间辊的变化量为 的平衡方程式 (8)来估算。 在其中， 是辊径， mm。 (4)整个应变 假定把以上应变线性相加起来，整个应变通过平衡式 (9)来估算。 (5)临界应变 H.Hiebler 已经给出在临界应变与等价碳之间的关系，用图 1 表示。等价碳能通过以下平衡方程式 3来估算出来： 图 1 临界应变与等价碳之间的关系 (6)在正常和非正常操作条件下，连续铸钢厚板检验通过硫磺印迹去检验结合面断裂的发生来证明应变模型的真实性。 3 操作参数 厚板尺寸是 1300mm230mm。当连铸速度是 1.2m/min时，二次冷却强度是1.0L/Kg。钢的化学组成被列在表 1中，矫直系统参数在 表 2中。 这种连续铸钢机的辊隙是在线测量被表示在图 2中。它建议在非正常操作条件下，辊缝变量在 1.1和 3.2mm中的 No.2部分，在 No.3到 No.11段变化从 -0.6到 0.9mm。从 N12段开始，辊缝的变化量是正的，变化从 0.5到 3.6mm。然而，在正常操作条件下，充许的辊隙变化在 0.5mm 以内，所以用辊缝的变化量去估算不成直线应变。 表 1 钢的化学成分组成 表 2 矫直系统的参数 辊号 弯月形距离 /m 矫 直的半径 /mm 4.结果和讨论 4 1表面温度和坯壳厚度 表面温度估算和测量与连续铸钢厚板的坯壳厚度一起被显示在图 3中，它提出在 13.9,17.6,19.6和 25.7四个位置测量一个值与估算温度之间的差值，远离弯月形各自是 20， 11， 28和 22 ，相应的差值是 2.1%,1.2%,2.9%和 2.4%。所以，它能被推论出，热转换模型足够精确的去提供可靠的表面温度和厚板的坯壳厚度数据。 图 2 连铸机的辊缝 图 3 弯月形的距离 4 2临界应变 根 据钢中的化学成分组成，等值碳和 Mn与 S的整个比率是 0.148和 20。临界应变应该是 0.5%。 4 3在凝固坯壳中的应变 在液态钢和固态钢的结合面，当辊缝变化量是 0.5mm时 ,鼓出应变，矫直与不成直线，临界的和整个应变被显示在图 4上。 图 4 在固态和液态的结合面上应变的分配 它提出，鼓出应变沿着连铸方向而增加，但带有相同辊节距这段是降低的。在 No.1 段中，由于表面温度和坯壳厚度变化很小，铁静态压力与辊距是主要影响因素。所以，鼓出应变提高。从 No.2 段开始，铁的静态压力和表面温度在带有相同辊距这段变化非常小 。所以，鼓出应变随着坯壳厚度的增加而减小。因此，当辊距突然增加时，鼓出应变也突然增加。 它提出，发生在矫直区域的矫直应变大约是 0 055%，仅仅是鼓出应变的15% 20%。 当辊缝的变化量是 0.5mm时 ,不成直线应变的变化平稳。它的值大概是 0.1%,是鼓出应变的 35% 40%。整个应变的最大值是 0.38%，比临界应变要小，所以结合面断裂将不会发生。 当辊缝的变化量是 2.0mm 时，在液态和固态的结合面处鼓出、矫直、不成直线、临界和整个应变被显示在图 5中。 图 5 在固态和液态的 结合面上应变的分配 它提出，不成直线应变的变化不同于图 4 显示的。在 N0.1 阶段，坯壳厚度变化很小，所以不成一直线应变随着辊距增加而降低。从 N0.2 阶段上，坯壳厚度明显的提高了，节距变化非常小，所以不成一直线应变增加。但当辊距突然提高时，不成一直线应变突然降低。 它也建议，不成一直线应变的变化量在 0.3%和 0.4%之间，大于鼓出应变。从 No.2阶段上，整个应变超过临界值，结合面断裂可能发生。 4 4硫磺印迹测试的结果 在正常和非正常条件下，硫磺印迹测试的结果是被显示在图 6中。这提出，结合面断裂现象与应变模型 的结果非常的一致。所以能推论出，应变模型对于测厚板的质量和提供维持连铸机的依据是很有价值的。 图 6 厚板的硫磺印迹照片， (a)是正常条件下 (b)非正常条件下 5结论 (1) 一种精确的热转换模型被建立，被测量数据所证实，它能为应变模型提供可靠的数据。