[发明专利]一种确定连铸坯振痕形成的研究方法

说明书

一种确定连铸坯振痕形成的研究方法，属于钢铁冶金连铸过程数学模拟应用领域。该方法包括：(1)确定连铸结晶器弯月面渣道高度和宽度；(2)确定连铸结晶器渣道各处的压力；(3)结晶器弯月面处的摩擦以液态摩擦为主，确定液态摩擦力；(4)根据计算渣道压力和摩擦力在渣道内的分布情况，对初凝坯壳进行受力分析；分析渣道最大正负压力对初凝坯壳的影响；在渣道压力对振痕形成影响的基础上，分析最大摩擦力振痕形成的影响；通过以上渣道压力和摩擦力对振痕影响的分析，最终得到连铸坯振痕形成机理。该方法通过对渣道压力和摩擦力的计算，重点考虑动态摩擦力这一因素，分析振痕形成机理，使结果更贴近实际，从而对实际操作更具有指导意义。

技术领域

本发明属于钢铁冶金连铸过程数学模拟应用领域，特别涉及一种确定连铸坯振痕形成的研究方法。

背景技术

随着社会建设的发展需要，市场对钢铁产品质量的要求不断提升，连铸技术的应用和发展，对冶金企业结构优化、提高产品质量具有十分重要的作用。但是在连铸生产中，由于结晶器的振动，连铸坯表面常常产生振痕，而振痕极易导致铸坯表面裂纹、皮下夹渣和偏析等缺陷的产生，是提高连铸坯质量的限制因素之一。因而，要尽量控制连铸坯的振痕缺陷，则需指明连铸坯在连铸过程中振痕形成的机理，从而对结晶器的振动或者保护渣性能进行改进，达到既能保证连铸顺行，又能最大限度减轻振痕的目的。

已被广泛接受的振痕形成机理认为连铸过程中渣道压力导致了振痕的形成，忽略了结晶器振动产生的动态摩擦力对振痕形成的影响。而在实际的连铸生产过程中，渣道摩擦力对振痕的形成有重要的影响，因此，此机理仍存在缺陷性。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种确定连铸坯振痕形成的研究方法。通过对渣道压力和摩擦力的计算，重点结合考虑动态摩擦力这一因素，分析振痕形成机理，使结果更贴近实际，从而对实际操作更具有指导意义。

本发明的技术方案是这样实现的：

本发明的一种确定连铸坯振痕形成的研究方法，包括以下步骤：

步骤1：确定连铸结晶器弯月面渣道高度和宽度

根据连铸结晶器弯月面润滑表面特性，将弯月面区域渣道进行简化，其形状同时取决于固态渣膜和连铸结晶器弯月面的表面轮廓；

沿拉坯方向，将弯月面渣道分为上部分渣道和下部分渣道，分界线为钢液开始凝固形成初凝坯壳的位置；

计算得到上部分渣道的宽度h₁，计算得到下部分渣道的宽度h₂，即液态渣膜厚度；

步骤2：确定渣道压力和摩擦力

(1)确定连铸结晶器渣道各处的压力p_f(x)；

(2)结晶器弯月面处的摩擦以液态摩擦为主，确定液态摩擦力的公式如下：

式中，f为液态摩擦力，N；η为保护渣黏度，Pa·s；v_m为结晶器振动速度，m·s^-1；v_c为拉坯速度，m·s^-1；ρ_f为保护渣密度，kg·m^-3；g为重力加速度，m·s^-2；l_f为渣道高度，mm；p₁为渣道入口压力，p₁＝ρ_fgd，Pa；d为熔池深度，m；h(x)为渣膜某处的厚度，mm；x为沿拉坯方向从弯月面顶部到下方某点的高度，mm，0≤x≤l_f；

其中，

R(x)为固态渣膜轮廓的方程式；S(x)为初凝坯壳轮廓的方程式；

其中，