摘要：近年来连铸技术取得突飞猛进的展，世界各国竞相研究和发展高效连铸技术。高效连铸的核心为高拉速，在高拉速的条件下连铸机基本上为液芯矫直，为保证液芯矫直时两相区所产生的变形率和变形速率控制在允许值以内，连铸机的矫直技术经历了不断的发展。连续矫直技术是连续铸钢领域必不可少的板坯连铸技术，可以有效降低板坯中间裂纹发生率，实现板坯连铸效率的提高，而连续矫直技术在板坯连铸中的应用主要体现在板坯连铸机的设计及改造中。文章以5 点矫直板坯连铸机，作为板坯连铸机连续矫直改造的研究样本，以实现对连续矫直技术在板坯连铸的应用。
关键词：板坯连铸；连续矫直；应用
目前，连铸机矫直技术经历了单点矫直、多点矫直和连续矫直三个阶段，连续矫直技术近年来得到较快的发展。多点矫直技术的采用，使连铸机实现了带液芯矫直，提高了拉坯速度，降低了铸机高度，尤其是可以有效地减少铸坯中间裂纹的产生，有效地保证了铸坯的质量。多点矫直的缺点在于每个矫直辊处产生较大的应变突变，即应变速率很大。连续矫直技术很好地解决了这个问题，铸坯的应变在整个矫直区内连续变化，应变速率明显降低，趋近于零应变速率，远远小于铸坯产生裂纹的临界应变值，从而更加有效地减少或避免矫直裂纹的产生。
一、概述
连铸坯的矫直技术有多种形式，从初期的多数采用的单点矫直技术发展后来的多点矫直技术和连续矫直技术。单点矫直和多点矫直所有应力、应变均集中在矫直点上，易达到峰值，在高拉速的情况下固液两相界面处很可能达到形成树枝晶间裂纹的危险极限，因此，易在高拉速时在固液两相区的界面上出现内部的矫直裂纹，影响铸坯质量。连续矫直技术是将铸坯矫直时，整个矫直的曲线为一个连续的矫直的曲线。它的应用使得铸坯在矫直过程中每个点的应变速率均相同，大大降低了铸坯在单点矫直的过程中的应力集中。就连铸矫直技术发展历史而言，连铸矫直技术经过单点矫直技术、多点矫直技术和连续矫直技术三个发展阶段，并且每一次的技术发展及突破都不仅仅促进连铸生产的飞跃式发展，还促进了连铸设备飞跃生产及发展。其中多点矫直技术是指利用连铸机液芯来对多点板坯进行连铸的过程，多点矫直技术不但能够有效提高拉坯的速度，进而提高板坯连铸效率和矫直效率。但是在实际矫直过程中仍然会出现突变情况，如矫直辊处就有较大的应变突变，会使较大应变速率峰值的产生，进而影响多点矫直的精准度，所以该阶段的矫直技术还有待改进；连续矫直技术是在多点矫直技术的基础上发展而来，有效弥补了多点矫直技术中因矫直辊处较大应变突变导致较大峰值的不足，使铸坯应变ε 能够在整个矫直区内实现连续变化，达到降低应变速率 的目的，有效降低了铸坯产生裂纹的应变ε，最终实现了矫直裂纹发生的有效减少和避免，提高了板坯矫直效率及精准度，促进了我国连续铸钢领域的整体发展。
二、连续矫直技术在板坯连铸的应用
连续矫直技术在板坯连铸的应用主要体现在连铸机的改造，实质上是指在连铸机改造中的应用，为深度探讨连续技术在连铸机改造中的应用，某钢厂股份有限公司的多次设计应用发现，连续弯曲与矫直技术还存在一些不足，如弯曲曲线与矫直曲线都存在曲率变化是非线性的问题，导致铸坯在弯曲和矫直过程中的应变速率ε峰值较大，不但不利于铸坯裂纹发生的减少和避免，还对固液两相区的裂纹产很大负面影响，而单纯的连续矫直技术可以有效减低板坯连铸中的应变速率ε峰值，作为实现板坯连铸的连铸机理应充分利用连续矫直技术来实现其改造。
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1、利用连续矫直技术原理实现连铸机改造的具体过程如下：①将连铸机的外弧基准线向外弧侧移动，实现铸机高度的改变；②将连铸机的基本圆弧半径大小和水平半径标高调整到能够适应连铸机高度的半径大小及半径高标，以实现连续矫直过程中变形区长度得到合理调整，进而提高连铸机的板坯连铸效率及连续矫直精准度，克服了前面提到的连续弯曲和矫直方法的不足。连续矫直技术与单点多点矫直技术的比较，可以通过矫直区不同矫直模式的矫直曲线及理想矫直曲线比较来实现。
2、改造实践。以双流板坯连铸机为改造实践对象，连铸机研发所使用的技术多数是较早的弯曲矫直技术，连铸机内一般5 点弯曲和5 点矫直，在当时使用时确实有效提高了板坯连铸效率和连续矫直准确度，但随着科学技术的不断发展与人们对板坯连铸技术要求的不断提高，5点矫直技术缺点日益凸显，已经满足不了社会对连铸生产及连铸设备生产的需求与要求。钢厂就板坯连铸现状、连铸机连铸及矫直缺陷，结合现在比较先进的“等应变速率固定辊连续矫直技术”，对板坯连铸机进行了改造，将原有的弯曲矫直改造成连续弯曲矫直，以实现矫直技术应用效果及板坯连铸效果的提升。根据实际情况，板坯连铸机改造使用到了连铸机辊列曲线，该曲线具有两个连续曲线段，进而实现特殊曲线和专用对弧样板的设计，然后对原矫直段的各辊子进行科学合理的调整，最终实现板坯连铸机的改造，使板坯连铸机的弯曲矫直被改造成连续弯曲矫直。不但使原板坯连铸机中的原直线段长度及位置保持不变，还使连铸机的水平段和出坯辊道标高保持不变，即实现了改造环境的简化，又降低了改造的费用，同时还不影响改造期间连铸机的产能和铸坯质量，使边生产边改造的板坯连铸目标得以实现。
三、连续矫直技术应用在板坯连铸中应变速率的校核
这里的应变速率主要是指板坯坯壳发生整体性弯曲变形时固液两相界面处的应变速率，它的校核主要通过坯壳厚度的计算来实现，具体校核运算过程如下：
坯壳厚度的计算公式为： ，根据推算公式中可以分别计算出连续弯曲和矫直曲线的固液相界，处的应变速率。根据公式对230mm 后的板坯进行应变速率计算，不同拉速条件下的应变速率不一样，即当拉速Vc =1.8m/min 时，三次方曲线的应变速率为4.17×10-5/s，第二曲线的应变速率为1.00×10-4/s；当Vc =1.6m/min 时，三次方曲线的应变速率为3.14×10-5/s，第二曲线的应变速率为7.55×10-5/s；当Vc =1.3m/min 时，三次方曲线的应变速率为1.66×10-5/s，第二曲线的应变速率为3.99×10-5/s，所有的应变速率均＜ 1.25×10-3/s（连铸坯变形速率的许用值），所以改造所使用的参数合理，经改造后的板坯连铸机可以投入生产和使用。
通过对某钢厂连铸进行研究，来实现对连续矫直技术在板坯连铸中的应用分析，所以板坯连铸机经改造后，需要与某钢厂上年同期的板坯连铸中的中间裂纹发生率进行比较，才能实验其改造后的应用效果，经过相关资料显示，经改造后的板坯连铸机，运行中的中间裂纹发生率与上年相比降低了51.11%，进一步证实了将连续矫直技术应用在连铸机改造中，可以有效降低中间裂纹的发生率，进而实现板坯连铸效率的提高，使连续矫直技术在板坯连铸中的应用越来越广泛且越来越有价值。
经改造后的铸坯的矫直变形由原来的5点矫直实现了连续矫直，曲率变化由原来曲率的突变实现了曲率的连续、线性变化，在扇形段的整体标高不做大的改动的情况下实现了渐进等曲率等速率连续矫直。连续矫直改造即保持了原直线段长度及其位置的不变，又保持了连铸机水平段和出坯辊道标高的不变，改造期间对连铸机产能和铸坯质量没有产生影响，实现了边生产边改造的目标。
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论文作者:刘永军
论文发表刊物:《基层建设》2018年第36期
论文发表时间:2019/2/27
标签：矫直论文; 技术论文; 连铸论文; 应变论文; 连铸机论文; 多点论文; 速率论文; 《基层建设》2018年第36期论文;