《連鑄坯縱裂誘導機制及其數值模擬和熱態模擬》是依託上海大學，由付建勛擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：連鑄坯縱裂誘導機制及其數值模擬和熱態模擬
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：付建勛
- 依託單位：上海大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
厚板坯連鑄生產中常出現縱裂缺陷，原因是坯殼應力集中，坯殼中心薄的地方受到拉應力超過一次晶界的抗拉強度，先在結晶器內部形成微小裂縫，進入二冷區後擴展成縱裂紋。但該機制缺少定量判據，也缺乏鋼種、溫度、應力等要素誘導裂紋的機制分析。本申請擬用數值模擬和熱態模擬相結合的方法研究縱裂誘導機制。主要工作包括：⑴通過實驗測量及理論推導建立裂紋敏感鋼種的高溫力學性能資料庫；⑵開發涉及固、液、兩相區三態的基於黏彈塑性本構的三維熱力耦合數值模型、板坯縱裂誘導數值模型；⑶利用自主研製的線收縮-熱應力聯測儀來熱態模擬鋼從液態開始凝固的過程，再現鑄坯在不同溫度範圍受力產生變形，進而出現縱裂的熱-力歷程，獲得臨界數據，並與輕壓下試驗結合驗證數值模型的準確性及精度。⑷數值仿真典型鋼種在連鑄機歷經的過程，得到鑄坯在高溫、中溫、低溫脆性區，在不同外力的誘導下產生縱裂的臨界判據，完善縱裂機制的定量認識,避免縱裂產生。
結題摘要
當前人們對連鑄坯裂紋發生機制多為定性認識，尚缺乏有效的定量判據。本基金在裂紋敏感鋼種高溫物性參數資料庫建立的基礎上，依託Marc商業軟體開發了涉及固、液、兩相區三態的基於黏彈塑性本構方程的熱力耦合數值仿真模型，用於定量分析連鑄坯凝固過程不同溫度範圍的熱-力行為，再現鑄坯在連鑄機內的溫度場與應力場；利用“線收縮-熱應力聯測儀”定量測試微合金鋼在凝固過程的熱應力數值，獲得裂紋產生的臨界判據，為揭示裂紋的產生，特別是縱裂紋的產生原因，提供一種定量的分析方法。 本基金目前已建立了八個以上鋼種的高溫物性參數資料庫，涉及的材料物性參數包括：比熱、潛熱、密度、導熱係數、液相線溫度、固相線溫度、T80溫度、彈性模量、泊松比、塑性模量、極限強度、極限應變等；基於開發的微合金鋼的熱-力耦合數值仿真模型，以寶鋼的雙相不鏽鋼為套用例開展計算，研究鑄坯裂紋產生的時機、產生的部位、臨界應力的數值，研究成果《Thermomechanical analysis of triangular zone cracks in vertical continuous casting slabs based on viscoelastic-plastic mode》發表在SCI期刊J. Iron Steel Res. Int.；利用線收縮-熱應力聯測儀，原位測量了J55、X60、30BF等微合金鋼凝固過程熱應力值與線收縮值，研究結論撰寫論文；通過材料高溫物性參數、數值仿真模擬、凝固過程熱應力的測量，獲得了一種預測微合金鋼裂紋發生的臨界判據，以及裂紋發生工況的計算測試方法，研究成果在寶鋼股份、新余鋼鐵公司等的生產實踐中得到套用。 本基金在四年研究期限內，共在：ISIJ Int.、J. Iron Steel Res. Int.、Metall. Res. Technol.、J Alloy Compd.、RSC Adv.、High Temp. Mater. Pr-ISR.等國際期刊發表SCI論文15篇，在《鋼鐵》、《上海金屬》等中文核心期刊發表論文5篇，在TMS、ICMEA等國際會議發表ISTP收錄論文7篇，總計27篇論文，其中，第一標註9篇、第二標註11篇、第三標註7篇，申報專利9項、軟體著作權2項，並培養博士後2人、博士生4人、碩士生15人。
