在连续铸钢炼铁过程中，铸坯芯部未完全凝固，仍存在液态钢水的情况下，对铸坯进行矫直的连铸轧钢坯拉矫技术。

为了探讨带液芯矫直连铸机二冷矫直段的设计方法，将高温铸坯视为粘弹性物质，综合考虑二冷区温度分布、液固两相性质和固相高温蠕变性质，并结合应力、应变率和流动性质的分析，得到一套能满足不同需求、适合不同类别的工程设计方法和相应的数值模拟系统，并给出了一套实用的工程设计方案及实例。1

提高拉坯速度是增加连铸轧钢机生产能力的有效途径，但随着拉速的提高铸坯的冶金长度将随之增长，如此时仍采用一点固相矫直，势必要使连铸机的弧形半径增大。这显然是不合理的。采用液芯矫直可以解决高拉速下连铸机圆弧半径要增大的矛盾。在液芯矫直时，应使坯壳内层表面的延伸率ε被控制在允许的范围内，即不产生内裂。此时，需对铸坯采用多点矫直或连续矫直等技术。铸坯内层表面的延伸率εn(%)与铸坯中心的曲率半径Rn、R n-1，D为坯厚；δn为曲率半径为Rn处的坯壳厚。并由此导出在液芯矫直时，采用多点矫直的连铸机必须的铸坯中心线各曲率半径Rn，[ε]2为铸坯坯壳内层表面的许用延伸率。根据不同钢种，通常取值为0.1%～0.2%；最大值小于0.5%。1

假设： ①液芯铸坯处于稳定流动状态时，轴线为平面曲线，曲线的曲率半径远大于截面尺寸；②速度分布服从平面截面变形规律；③模型物质视为粘弹性固体，其力学行为服从幂律规则。1

按假设②，流动速度只存在沿铸坯轴向的切向分量，用弧长坐标 s 和轴线的法线坐标 z 描述其分布规律。1

建立二冷矫直段上包括温度沿程分布、内力分布、变形分布、流动曲线形状、支承点位置及反力在内的数值模拟系统 ，以完成不同类别、不同需要的工程设计。

忽略物质自重 (令 V= 0) ，使 AB 段在纯弯曲状态下工作 ，以此作为对矫直段设计的基本要求。1

大圆坯连铸机在世界范围内不多，特别是专门为轧制产品提供坯料的连铸机更少。马鞍山钢铁股份有限公司( 以下简称马钢) 为生产车轮产品坯料建立了一台大规格圆坯连铸机。该机以生产车轮钢、轮箍钢以及优质碳素钢等中高碳钢种为主，生产的铸坯可用来轧制高速车轮。但该机自投产以来，生产效率( 浇铸速度) 与铸坯质量经常发生冲突。例如直径450 mm 铸坯的设计浇铸速度为 0.55 m/ m in， 但当浇铸速度超过 0.50 m/ min 时， 铸坯出现中间裂纹，这是产品要求所不允许的。2

连铸过程中铸坯所受等效应力状态时。横坐标表示时间步长( 1 个时间步长= 0.2 s) ，它所对应的铸坯的位置大约是从第 1 对矫直辊开始到过第 3 对矫直辊约 0.2 m 的这段距离，而所出现的3 个峰值就在 3 对矫直辊所处位置附近。因此，模型计算到某一步时，在 3 对矫直辊之间，铸坯内侧表面及中心两相区所受应力的状态。2

连铸过程中铸坯产生的等效塑性应变时。可见，在 3 对矫直辊附近也出现了应变峰值。由以上结果可以总结出以下 5 点： ①在矫直过程中，铸坯与矫直辊接触部位所受压力较大，并逐渐向周围传递。铸坯受力是由与矫直辊的接触部分开始向内和向两侧减小；②铸坯中心处液芯也受到四周坯壳压力的作用。铸坯中心两相区的应变也是逐渐增大的，在 3 对矫直辊处的应变值陡增；③铸坯在矫直点处所受的等效应力较大，而在矫直点附近区域， 铸坯所受的等效应力逐渐有所减小。随着矫直的延续，矫直后铸坯的变形量几乎维持在一恒定值，到达下一个矫直点时，又有较大的突变，而且随着铸坯的拉动，铸坯的累计变形量逐渐增大；④铸坯表面所受应力比铸坯中心的大，应力变化大致为从外向内呈递减的趋势。⑤由计算结果可知，3 对矫直 辊的曲率半径之差呈递增趋势。等效塑性应变在这 3 个矫直点处的突变量也是逐渐增大的。2

在矫直辊下和拉矫后铸 的应力面塑性应力分布时。可以看出，在铸坯截面应力分布趋势大致为从外到内逐渐减小，在上下辊位置处，应力比较集中；在两相区附近，铸坯所受的应力较大。2

在第 2 对矫直辊附近，铸坯液芯半径在 100~ 120 mm 范围内。在前面的假设中，认为它是具有超塑性的超低 强度固体材料。在此区域内如果发生较大的应变， 相当于液芯钢液在流动，对结果来说也是合理的，因此不分析此区域的应力。2

根据应力分析提出以下改进措施：①加强冷却或缩短铸机保温段的长度，从而提高应力集中区铸坯的强度； ②改进铸坯的矫直结构，使每一矫直点处的变形都减小，即考虑增加矫直点的数目，以改善铸坯的内部质量。2

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