板坯连铸扇形段铸辊热-力行为及辊径优化研究

发布时间：2022-01-11 08:47

　　扇形段铸辊主要用于拉坯过程中的铸坯支撑、导向及矫直。然而,由于其冷却与受热条件的复杂性,铸辊表面温度及热应力周期性变化剧烈,易引起辊粘结、龟裂等设备问题,从而导致铸坯鼓肚、滞坯等质量问题与生产危险。鉴于此,本研究结合某宽厚板连铸机具体工艺设备参数,建立ANSYS热-力耦合有限元计算模型,研究分析了铸辊位置、结构、冷却条件下的铸辊的温度场及应力场分布,并得出以下结论：（1）随着距结晶器液面距离增加,铸辊表面最高温度及最大等效应力逐渐递减。足辊段铸辊表面最高温度为618℃,最大等效应力为217Mpa；弯曲段铸辊表面最高温度为560℃,最大等效应力为170MPa；矫直段铸辊表面最高温度为520℃,最大等效应力为167MPa；水平段导辊表面最高温度为484.1℃,最大等效应力为131MPa。（2）对比分析了水平段不同位置铸辊。中间分节辊最高温度比端部分节辊最高温度高74℃；中间分节辊最大等效应力比端部高22MPa。（3）内部冷却水温度变化对铸辊温度场及热应力影响较小。当铸辊内部冷却水入口温度变化范围在20-30℃时,出入口温差每升高1℃,铸辊表面最高温度上升0.1℃,最大应力增加0.1MPa,... 

【文章来源】：东北大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 前言
    1.2 扇形段铸辊概述
        1.2.1 扇形段铸辊的组成
        1.2.2 扇形段铸辊的作用
        1.2.3 影响扇形段铸辊寿命的主要因素与失效条件
    1.3 本课题研究的意义及主要内容
        1.3.1 本课题研究的意义
        1.3.2 本课题研究的主要内容
第2章 连铸过程铸辊的传热分析
    2.1 引言
    2.2 铸辊表面测温现状
    2.3 铸辊表面温度的红外热成像测定
        2.3.1 红外热成像的原理
        2.3.2 铸辊表面温度测定
    2.4 研究铸辊的理论基础
        2.4.1 铸辊与铸坯夹水区的核态沸腾与膜态沸腾
        2.4.2 铸辊与喷淋水的对流
        2.4.3 铸辊与铸坯的热传导
        2.4.4 表面辐射
第3章 热-力耦合分析模型的建立
    3.1 传热方程
    3.2 力学方程
    3.3 几何模型
    3.4 材料物性参数
    3.5 初始条件和边界条件
        3.5.1 传热初始条件
        3.5.2 边界条件
    3.6 温度计算流程图
第4章 结果分析
    4.1 基本参数
    4.2 模型验证
    4.3 足辊段铸辊
        4.3.1 足辊段铸辊的温度场
        4.3.2 足辊段铸辊热应力计算结果与分析
    4.4 弯曲段铸辊
        4.4.1 弯曲段铸辊的温度场
        4.4.2 弯曲段铸辊热应力计算结果与分析
    4.5 矫直段铸辊
        4.5.1 矫直段铸辊的温度场
        4.5.2 矫直段铸辊热应力计算结果与分析
    4.6 水平段铸辊
        4.6.1 水平段铸辊的温度场
        4.6.2 水平段铸辊应力计算结果与分析
    4.7 中心与边部铸辊的比较
    4.8 铸辊表面龟裂纹分析
    4.9 冷却水温差对铸辊的影响
    4.10 不同辊径对铸辊的影响
第5章 结论
参考文献
致谢
作者简介


【参考文献】：
期刊论文
[1]连铸坯坯壳厚度的射钉测试及凝固系数的修正[J]. 韩志伟,陈登福.  重庆大学学报. 2011(05)
[2]连铸二冷区铸坯表面测温综述[J]. 黄利,张立,王迎春.  宝钢技术. 2010(01)
[3]复杂结构角系数计算方法[J]. 张涛,孙冰.  航空动力学报. 2009(04)
[4]板坯连铸机扇形段辊子设计的研究[J]. 蒋军.  重型机械. 2008(05)
[5]板坯连铸二冷喷嘴性能测试及应用[J]. 靳星,陈登福,王青峡,张健.  过程工程学报. 2008(S1)
[6]发展中的红外热成像技术[J]. 王瑞凤,杨宪江,吴伟东.  红外与激光工程. 2008(S2)
[7]红外热像仪测温技术发展综述[J]. 孙晓刚,李云红.  激光与红外. 2008(02)
[8]金属基复合材料弹性模量的研究现状[J]. 宋文远,王文明,潘复生,曾苏民.  材料导报. 2006(S1)
[9]材料泊松比测试方法的研究进展[J]. 单桂芳,杨伟,冯建民,杨鸣波.  材料导报. 2006(03)
[10]红外测温技术及在钢铁生产中的应用[J]. 郑忠,何腊梅.  工业加热. 2005(03)

硕士论文
[1]基于热成像测温的连铸二冷传热系数反算研究[D]. 杨跃标.东北大学 2010
[2]水雾介质对连铸坯表面测温的影响及测温方法研究[D]. 高文星.重庆大学 2008
[3]红外热成像测温系统关键技术和硬件实现[D]. 王娴雅.南京理工大学 2007
[4]发射率对红外测温精度的影响[D]. 齐文娟.长春理工大学 2006



本文编号：3582486