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异型坯卷筒裂纹产生原因分析
 通过对卷筒异型坯温度场和应力场有限元分析,结合现场工艺条件实际测量和铸坯低倍、高倍检测,对腹板裂纹进行了深入分析研究,明确了腹板裂纹的产生机理,为从根本上解决腹板裂纹奠定了基础。

  (1)卷筒异型坯断面形状不规则,很难实现均匀冷却,造成铸坯表面温度梯度大,现场实测表明腹板?#34892;?#28201;度比腹板圆角部位低120—240~C,且腹板处于低温脆性区,裂纹敏?#34892;?#24378;。异形坯低倍组织显示柱状晶分布很不均匀,进一步证明了异型坯冷却的不均匀性。

  (2)温度的不均匀造成应力分布的不均匀,通过有限元分析法模拟温度场和应力场,结果表明腹板部位应力特别集中,是其他部位的3倍以上,且受异型坯断面不规则性的影响难以消除。腹板部位应力集中,且温度处于低温脆性区,裂纹出现的几率增加。

  (3)卷筒异型坯形状的不规则性还决定了凝固时坯壳受力的特殊性。与普通板坯相比,异型坯形状特殊,受力方向复杂,其最大区别在于:①腹板坯壳收缩受翼缘(结晶器凸出部分)的牵制,形成额外的应力,而板坯宽面坯壳收缩?#26434;桑虎?#32764;缘的变形使得腹板与结晶器壁之间的摩擦力增加,造成腹板坯壳冷却收缩所产生的应力更大;③在结晶器下部和二次冷却区,翼缘收缩变形使腹板表面裂纹扩展趋势增大。

  (4)通过卷筒裂纹的高倍分析,发现裂纹处?#24615;?#29289;含量较高,主要是锰、硅氧化物和硫化物,这些?#24615;?#29289;的存在显著降低了钢的高温力学性能,若腹板?#24615;?#29289;聚集部位应力集中更易产生裂纹。同时,钢种?#24615;?#29289;较多也是影响异型坯包晶钢产品超低温条件下物理性能不合格的重要原因。经过分析,认为铸坯?#24615;?#29289;主要是钢水洁净度不高和钢水的二次氧化造成的。

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