基于铸坯质量提升的结晶器内腔锥度优化设计与现场应用整改

针对某新区230 mm×1600 mm板坯连铸过程中表面纵裂、角部裂纹及窄面鼓肚等质量问题，围绕900 mm直弧型结晶器内腔锥度开展关联分析、热-力耦合仿真及现场应用研究。结果表明，原结晶器窄面中下部锥度补偿不足易导致接触压力下降和气隙连续化，表面纵裂与300 mm至650 mm段锥度偏差的Pearson相关系数为0.78，角部裂纹与出口段接触压力衰减的Pearson相关系数为0.72。通过多目标优化，将窄面弯月面至300 mm、300 mm至650 mm、650 mm至出口段锥度分别调整为1.50%/m、1.20%/m和1.00%/m。仿真结果显示，窄面中心至角部温度偏差由±15 ℃收敛至±8 ℃，角部最大等效应力由250 MPa降至180 MPa。现场应用后，表面纵裂发生率由2.5%降至0.8%，角部裂纹发生率由1.8%降至0.5%，宽度偏差由±4.2 mm收敛至±2.6 mm，年综合经济效益约168万元。研究表明，分段锥度优化可有效改善板坯凝固传热均匀性和质量稳定性。