在鋼鐵生產(chǎn)行業(yè)中,連鑄技術(shù)起到關(guān)鍵性作用,連鑄技術(shù)是將鋼水通過一系列冷卻裝置不斷地澆注冷卻成設(shè)定好的截面形狀和規(guī)格尺寸鑄坯的工藝過程。結(jié)晶器作為連鑄機中極為重要的部分,其高效平穩(wěn)地工作將對鋼材的生產(chǎn)效率及產(chǎn)品質(zhì)量提供有效保障。然而,在連鑄實際生產(chǎn)過程中,由于受多種因素影響將導(dǎo)致結(jié)晶器未能按照理想設(shè)定的振動曲線振動進而產(chǎn)生各種異常振動工況,比如結(jié)晶器在上下位移方向發(fā)生轉(zhuǎn)動,前后方向發(fā)生擺動等。這一異常現(xiàn)象將對連鑄坯在凝固成形過程中產(chǎn)生不同程度的應(yīng)力影響,并可使其連鑄坯表面形成振痕和裂紋等缺陷。本文以某薄板鋼廠生產(chǎn)數(shù)據(jù)為依據(jù),借助數(shù)據(jù)處理軟件MATLAB和有限元軟件ANSYS,分析結(jié)晶器振動發(fā)生異常時,對鑄坯應(yīng)力的影響,該課題研究可分為以下內(nèi)容:1.借助位移傳感器測取生產(chǎn)現(xiàn)場結(jié)晶器上下位移和前后擺動位移數(shù)據(jù),通過軟件MTALB進行數(shù)據(jù)后處理。結(jié)合處理后數(shù)據(jù)和工廠所提供結(jié)晶器圖紙以及傳感器安裝相對位置,對結(jié)晶器振動異常的不同工況進行運動學(xué)分析,建立結(jié)晶器運動方程式。2.鑒于結(jié)晶器內(nèi)鑄坯溫度復(fù)雜,且其力學(xué)性能受高溫影響,需獲取鑄坯在結(jié)晶器內(nèi)傳熱過程中溫度變化。利用有限元軟件ANSYS建立鑄坯的二維非穩(wěn)態(tài)傳熱模型,并基于節(jié)點溫度向下逐層傳遞的傳熱特點,通過ANSYS命令流APDL技術(shù)將鑄坯二維非穩(wěn)態(tài)溫度場轉(zhuǎn)變?yōu)槿S穩(wěn)態(tài)溫度場,并作為體載荷施加,建立三維力學(xué)模型。3.對于處于結(jié)晶器振動不同工況下的連鑄坯,將結(jié)晶器的運動作為對連鑄坯的相對約束進行施加,借助ANSYS對連鑄坯三維彈塑性力學(xué)模型進行不同工況下運動模擬,分析連鑄坯應(yīng)力分布情況。根據(jù)現(xiàn)場數(shù)據(jù)及仿真結(jié)果表明:結(jié)晶器上下位移轉(zhuǎn)動工況下,結(jié)晶器對連鑄坯產(chǎn)生了擠壓效果,連鑄坯窄面底部表層區(qū)域受力較大,受結(jié)晶器相對位移和轉(zhuǎn)動影響,隨相對轉(zhuǎn)動角位移增大而增大;結(jié)晶器前后方向擺動工況分為三角形,梯形,多峰谷三種擺動波形,三角形、多峰谷工況應(yīng)力所受應(yīng)力較大(最大值約120MPa),主要集中于寬面距離彎月面0.6~0.7m處,在實際連鑄現(xiàn)場過程中,應(yīng)盡可能減少出現(xiàn)三角形擺動及多波峰谷形擺動。本文在考慮材料熱物性參數(shù)影響的基礎(chǔ)上,提出結(jié)晶器異常振動過程中鑄坯應(yīng)力場模擬的模擬方法,獲得了直觀的仿真結(jié)果。為探究連鑄坯表面質(zhì)量問題提出理論參考依據(jù)。
【學(xué)位單位】：內(nèi)蒙古科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TF777
【部分圖文】：

寸鑄坯的生產(chǎn)工藝過程。連鑄生產(chǎn)是否正常工作不僅影響生產(chǎn)任務(wù)完成，而且鋼材的品質(zhì)和成材率[2]。連鑄工藝設(shè)備主要包括：鋼包、中間包、結(jié)晶器、結(jié)晶器振動裝置、二次冷卻、鑄坯導(dǎo)向裝置、拉坯矯直裝置、切割裝置、出坯裝置等[3]。連鑄工藝的生產(chǎn)過程如圖 1.3 所示，主要過程可分為以下步驟組成：首先將高液經(jīng)由轉(zhuǎn)爐倒入鋼水包中，再由回轉(zhuǎn)塔的轉(zhuǎn)動將鋼水包運輸?shù)街虚g罐上方，鋼水中間罐過渡，再由其下水口處不斷流入結(jié)晶器內(nèi)部；鋼液流經(jīng)結(jié)晶器的同時，鋼結(jié)晶器底部處的引錠桿封堵并在結(jié)晶器內(nèi)壁的冷卻裝置附近快速冷卻形成固態(tài)。坯在結(jié)晶器的底部區(qū)域形成一定尺寸坯殼后，開始進行拉坯，與此同時結(jié)晶器開下振動，由引錠桿從結(jié)晶器底端帶出具有一定液芯的坯殼進入下方的呈弧形的導(dǎo)；鑄坯進入二次冷卻裝置，由夾輥傳導(dǎo)矯直并通過冷卻噴嘴噴出的水進行二次冷續(xù)凝固；鑄坯在引錠桿從拉坯矯直裝置拉出時與之脫離并完全冷卻凝固成固體，火焰切割器切制成一定規(guī)格，最終經(jīng)過出坯設(shè)備傳輸出來。在該過程中，鑄坯不冷卻，矯直，切割，運輸，形成完整工藝過程。

連鑄工藝過程中最為關(guān)鍵的鑄坯成形部件，在其內(nèi)腔中高溫下裝置快速冷卻凝固形成具有一定厚度，尺寸規(guī)格和所要求截面，并從其底部不斷拉出。這為此后鑄坯進行二次冷卻提供條用體現(xiàn)在以下方面：速地將液態(tài)金屬的熱量通過其內(nèi)腔背冷水散熱出去，并凝固成保了坯殼均勻生成，并在結(jié)晶器底部形成一定厚度和強度，足頻運動更好提高保護渣的潤滑作用，預(yù)防坯殼在其內(nèi)壁之間可振動形式動技術(shù)的發(fā)展至今，已出現(xiàn)了多種振動方式，一般將其歸納為動、負滑脫振動、正弦振動、非正弦振動[4]。

1-振源 2-傳動機構(gòu) 3-結(jié)晶器平臺圖 2.1 結(jié)晶器振動裝置目前，振源有偏心輪式機械振源和液壓振源，偏心輪式機械驅(qū)動是由電機提轉(zhuǎn)速，通過減速機作用輸出到偏心機構(gòu)上完成結(jié)晶器指定位移。而液壓式驅(qū)接控制液壓缸位移輸出出指定位移。相比傳統(tǒng)機械式驅(qū)動，液壓式驅(qū)動具有高，響應(yīng)速度快，易于保養(yǎng)維護，產(chǎn)生振動曲線多樣性等優(yōu)點，故現(xiàn)在大多采用液壓式驅(qū)動。由某薄板廠提供生產(chǎn)信息，給出液壓驅(qū)動具體基本參數(shù)， 所示。傳動機構(gòu)是由平行四連桿聯(lián)接一個推桿構(gòu)成，推桿上方為結(jié)晶器平臺，為了裝置在運行中保持穩(wěn)定性，兩套運動獨立的振源和傳動機構(gòu)對稱于結(jié)晶器振心安裝于結(jié)晶器兩側(cè)下方。
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本文編號：2847527