[发明专利]连铸坯表面裂纹扩展临界应变测定及其裂纹扩展预测方法

说明书

一种连铸坯表面裂纹扩展临界应变测定及其裂纹扩展预测方法，属于连铸技术领域。该方法建立三维热/力耦合模型，模拟在连铸过程中，连铸坯传热、变形情况，得到浇铸全流程连铸坯表面应变连续演变云图，得到测试温度范围，在测试温度范围，通过预制裂纹试样的高温拉伸实验，得到应力‑应变曲线，通过在不同应变量下裂纹显微组织观察，能够准确测定连铸坯表面裂纹扩展临界应变，并基于临界应变对连铸坯表面裂纹扩展进行预测，对生产提出减少表面裂纹扩展的实施对策，进而控制裂纹缺陷，提高铸坯质量。

技术领域

本发明涉及一种连铸技术领域，具体涉及一种连铸坯表面裂纹扩展临界应变测定及其裂纹扩展预测方法。

背景技术

连铸坯凝固过程中极易发生裂纹缺陷，是连铸坯三大质量问题之一。连铸坯裂纹类型迥异、成因复杂，但大多是由于浇铸过程中连铸坯某一位置处的热应力、机械应力等内外力超过了该位置处铸坯自身热塑性极限所导致的。因此，研究连铸坯裂纹萌生、扩展规律，需先依据实际铸坯的成分、组织、温度确定裂纹萌生和裂纹扩展的临界准则；再通过计算或模拟得到铸坯的变形状态；最后通过对比分析预测裂纹萌生、扩展的风险性。

一般认为，连铸坯表面裂纹主要在结晶器内萌生，在后继矫直、压下等过程中扩展。铸坯在结晶器阶段：一方面初凝坯壳在钢水静压力和渣道压力作用下发生变形，从而形成表面振痕，在结晶器振动与铸坯初凝过程中，机械应力与热应力最为集中；另一方面，由于铸坯收缩导致初凝坯壳角部与结晶器内部间形成气隙热阻，传热速率大幅下降，奥氏体晶粒粗大，在奥氏体晶界上先共析铁素体膜充分生长、微合金碳氮化物充分析出，大大弱化了晶界强度；在上述两方面的综合作用下，铸坯表面，特别是振痕谷底处，极易形成微裂纹。在后继顶弯、矫直、压下过程中，铸坯表面受到的机械应力与热应力将导致微裂纹进一步扩展，尤其是在矫直与压下过程中，铸坯沿拉坯方向变形显著，其恰好垂直于振痕方向，因此若振痕谷底处受到的拉应力超过临界扩展应力，将沿微裂纹进一步撕裂，形成真正的裂纹缺陷。

大量学者就裂纹临界准则进行了研究，其中，部分学者以应力作为裂纹产生的判断依据，但由于大多数仪器在应力测量方面量程大、精度较低，因此，结果不精确；而大多数学者则以应变作为评价标准，其一方面应变真实反映铸坯的变形情况，另一方面仪器对应变的测量也相对较准确。