近年來板坯的連鑄技術已經(jīng)得到了長足的發(fā)展,在鋼鐵行業(yè)的生產(chǎn)中占據(jù)重要地位,其中拉矯輥作為連鑄機的重要部件,工作環(huán)境十分惡劣,需要在高達1000℃的板坯上滾動。在板坯的傳熱和拉矯輥內(nèi)部冷卻水的周期熱循環(huán)下,受到熱應力作用,在輥體表面會出現(xiàn)裂紋。同時由于拉矯輥對板坯有一定的夾緊力,在滾動過程中難免產(chǎn)生摩擦,長期服役會出現(xiàn)磨損。本文提出了以等離子噴涂的方式將WC-20Cr7Ni噴涂在拉矯輥上,使碳化鎢涂層作為保護層強化拉矯輥表面屬性,減少拉矯輥在服役過程中的熱應力值、氧化腐蝕、磨損,從而提高拉矯輥的使用壽命。本文首先對噴涂的WC-20Cr7Ni噴涂做了硬度、結(jié)合強度和隔熱性能的材料屬性實驗,硬度測試間接的證明了碳化鎢涂層的耐磨性極高,而結(jié)合強度實驗則表明了碳化鎢涂層在服役過程中的可靠性能較高。最后隔熱性能的實驗表明了碳化鎢涂層能降低拉矯輥工作的熱應力。其次,為碳化鎢涂層試件設計了熱沖擊試驗,采用單方向加熱至高溫然后水淬的方式探究碳化鎢涂層在熱沖擊下的表現(xiàn),實驗表明WC-20Cr7Ni噴涂在80次熱沖擊表現(xiàn)依舊良好。然后使用金相顯微鏡觀察了碳化鎢涂層熱沖擊前后斷面的組織形貌,通過對比探究其失效機理。繼而,使用了有限元軟件ABAQUS對拉矯輥的工作環(huán)境做了仿真模擬,對比了常規(guī)拉矯輥與碳化鎢涂層拉矯輥在相同工作環(huán)境下的應力場與溫度場差異,并且采集相應的應力與溫度數(shù)據(jù),仿真結(jié)果表明WC-20Cr7Ni噴涂可以有效降低拉矯輥熱應力。最后,選用合適的壽命計算模型,對常規(guī)拉矯輥和WC-20Cr7Ni噴涂的拉矯輥進行熱疲勞壽命計算,計算結(jié)果表明WC-20Cr7Ni噴涂拉矯輥的具有較長的使用壽命。
【學位單位】：燕山大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TG174.4;TF341.6
【部分圖文】：

燕山大學工學碩士學位論文內(nèi)外連鑄的發(fā)展 世界連鑄的發(fā)展代鋼鐵的主要生產(chǎn)方式就是連續(xù)鑄鋼簡稱連鑄。連鑄就是將高溫鋼水連續(xù)鑄成具有一定斷面形狀和一定尺寸規(guī)格鑄坯的生產(chǎn)工藝過程。其中完成這鋼過程的成套設備就是連鑄機[3]。其中連鑄機的簡圖如圖 1-1 所示。

燕山大學工學碩士學位論文環(huán)境機的重要部件，拉矯輥的質(zhì)量決定的連鑄鋼鐵快速冷卻變?yōu)殇撆鳎诮?jīng)過結(jié)晶器，高壓水冷用來控制鑄坯冷卻、驅(qū)動以及成型，在不斷地于鋼坯內(nèi)外部分冷卻速度不一，鋼坯內(nèi)外由于時拉矯輥就起到了扭曲變形板材矯直、牽引輸作簡圖如圖 1-2 所示，工作時由于鑄坯變形作鑄坯矯直變形，同時鑄坯也會給拉矯輥一個反拉矯輥受到彎矩聯(lián)合作用，經(jīng)過分析計算拉坯子產(chǎn)生較大影響[17]。

出現(xiàn)環(huán)向裂紋，若是使用不當拉矯輥甚至會出現(xiàn)剝落和失效形式如下所示：輥在與板坯接觸過程中有一定的夾緊力，拉矯輥轉(zhuǎn)動過，對于連鑄機中拉矯輥生產(chǎn)環(huán)境是高溫高濕的狀況下，隨著夾緊力和板坯摩擦的作用下，工作輥表面會產(chǎn)生破大，輥子徑向尺寸會變小而影響正常生產(chǎn)流程，降低產(chǎn)。的鑄坯接觸拉矯輥，拉矯輥溫度上升，但內(nèi)部冷卻水又度在不斷變化，在周期溫度的變化以及外冷內(nèi)熱下產(chǎn)生工作中，各種應力的作用下輥體極易產(chǎn)生循環(huán)熱疲勞失拉矯輥夾緊力以及鑄坯反作用力下，裂紋會逐漸擴散蔓進行修理。其中圖 1-3 為拉矯輥因裂紋而失效的情況。
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本文編號：2840055