连续铸钢坯冷却过程的热-冶金-力学耦合有限元建模：钢种与工艺条件对应力演化的影响

《Applied Sciences》：Coupled Thermo-Metallurgical-Mechanical Finite Element Modeling of Cooling Processes of Continuously Cast Slabs: Influence of Steel Grades and Process Conditions on Stress Evolution

　　

特色应用

本文提出的热-冶金-力学耦合有限元模型，作为一种全面的工程工具，可用于开发针对铸钢板的等级依赖冷却策略，从而最小化内部应力，以满足后续加工的需要。

摘要

作为连续铸造之后的关键工序，铸板的冷却对于实现理想的低内部应力至关重要，从而最大限度地降低开裂和结构断裂的风险。尽管连续铸造中的一次冷却和二次冷却过程在研究中已相当成熟，但关于铸板场冷却期间热-冶金-力学现象的研究仍然极为有限。本文提出了一种热-冶金-力学耦合模型，阐明了铸板冷却过程，并针对特定合金和冷却条件的综合效应进行了研究。识别了应力积累的三个阶段：转变前阶段（1）、转变阶段（2）和转变后阶段（3）。具体而言，对早期铁素体转变——这是许多开裂敏感性概念的关键——进行了仔细分析。虽然转变阶段的应力积累主要由材料的固有物理特性所驱动，但研究表明，降低室温残余应力的潜力在于转变后阶段创新工艺设计的应用。因此，在关键位置可实现50%的应力降低。所开发的模型是一种适用于工艺设计和优化的通用工具，从而有助于生产先进的下一代高强度钢。