隨著現(xiàn)代連鑄技術(shù)的發(fā)展,如何提高連鑄效率已成為冶金工作者研究的首要任務(wù)。但是效率的提升勢必會帶來一系列的問題,尤其漏鋼被認為是連鑄過程中危害性最大的生產(chǎn)事故,不僅會使鑄坯質(zhì)量下降,嚴重的還會危害到人身安全。因此本文基于當前連鑄結(jié)晶器傳熱和摩擦的理論,通過數(shù)值計算和有限元模擬等方法,對鑄坯與結(jié)晶器間摩擦力對拉漏的影響進行研究,主要包括以下幾方面:首先,使用ANSYS有限元軟件建立了結(jié)晶器內(nèi)鋼水凝固傳熱和結(jié)晶器銅板傳熱分析的有限元模型,模擬了二者溫度場的分布,并得到其特征部位的溫度變化。通過改變拉坯速度,研究了連鑄板坯和結(jié)晶器銅板的溫度變化規(guī)律,為摩擦力的計算提供溫度數(shù)據(jù)。其次,利用N-S方程和牛頓庫侖定律計算了鑄坯與結(jié)晶器間的摩擦力分布。得出了固體摩擦力的增加比液態(tài)摩擦力波動快的規(guī)律。同時更改澆鑄溫度,比較了不同澆鑄溫度下液體摩擦力的變化。最后,使用SolidWorks軟件結(jié)合坯殼厚度分布建立了坯殼受力分析的有限元模型,分析了坯殼的受力狀態(tài)。采用ANSYS軟件中的接觸算法將結(jié)晶器銅板假設(shè)為剛性體使之與坯殼接觸,考慮了熱應(yīng)力、摩擦力、鋼水靜壓力等情況,模擬計算了坯殼內(nèi)的等效應(yīng)力分布,并分析... 

【文章來源】：燕山大學河北省

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學位級別】：碩士

【圖文】：

連鑄的工藝流程圖

第2章鑄坯凝固傳熱理論及摩擦力的計算方法-9-第2章鑄坯凝固傳熱理論及摩擦力的計算方法2.1結(jié)晶器內(nèi)鋼液的凝固傳熱理論2.1.1鑄坯與結(jié)晶器間的傳熱行為結(jié)晶器的主要作用是將炙熱的鋼水迅速凝結(jié)成規(guī)定形狀、薄厚均勻的坯殼，同時在結(jié)晶器振動的過程中能夠順利的拉出結(jié)晶器，防止漏鋼。在連續(xù)鑄鋼過程中，傳熱過程主要包括以下幾方面：炙熱液芯與坯殼之間的傳熱；凝固坯殼內(nèi)的熱傳導(dǎo)；坯殼與結(jié)晶器的傳熱；結(jié)晶器銅板內(nèi)部傳熱；結(jié)晶器與冷卻水的傳熱。傳熱過程如圖2-1所示。圖2-1結(jié)晶器內(nèi)傳熱圖示（1）液芯與坯殼之間的傳熱：液芯與結(jié)晶器間熱流lQ如公式（2-1）所示：（2-1）式中，(clTT)——鋼水過熱度；lh——對流換熱系數(shù)，kW/(m2·℃)。其中l(wèi)h可用式（2-2）表示：()llclQ=hTT溫度結(jié)晶器壁距離水銅板氣隙坯殼坯殼

燕山大學工程碩士學位論文-12-圖2-2鋼液的凝固過程2.1.2影響結(jié)晶器內(nèi)傳熱的因素以下幾個方面為主要影響結(jié)晶器傳熱的主要因素：（1）結(jié)晶器的錐度氣隙對于鑄坯質(zhì)量的影響較大，因此大部分結(jié)晶器會對錐度進行改進，使之與鑄坯更好的貼合，以增大鑄坯與結(jié)晶器間的傳熱。錐度的實現(xiàn)更加有利于傳熱的進行，從而增加了坯殼的厚度，使結(jié)晶器出口的溫度降低，對于鑄坯表面裂紋的消除起到有利的作用。結(jié)晶器錐度也有一定的弊端，若錐度過大，會使鑄坯與結(jié)晶器間摩擦阻力增大，使結(jié)晶器磨損加劇，壽命降低。（2）結(jié)晶器壁內(nèi)表面形狀不同的結(jié)晶器內(nèi)壁形狀也可以增加傳熱。研究顯示，波浪式結(jié)晶器能夠有效地增加8%~9%的傳熱面積，從未減小氣隙改善傳熱，并且該方式在前蘇聯(lián)的實驗中也得到了驗證。（3）保護渣和潤滑劑不同的保護渣產(chǎn)生的潤滑方式在彎月面處會發(fā)生明顯的熱流密度差，不過隨著拉坯的進行，在結(jié)晶器出口附近這種差別會逐漸降低。（4）鋼水成分的影響不同的含碳量所導(dǎo)致的結(jié)晶器壁溫度差也不盡相同。當含碳量在0.12％左右時，結(jié)晶器溫度引起的波動較高含碳量大得多。其原因在于前者承受的δ~γ固態(tài)轉(zhuǎn)變由于收縮量巨大，增加了氣隙的形成，從而使傳熱率降低。當含碳量在0.1％左右時，彎月面接觸區(qū)氣隙區(qū)

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于凝固相轉(zhuǎn)變影響的結(jié)晶器內(nèi)熱力耦合分析[J]. 甄成國,麻永林,邢淑清,許建飛,陳重毅,李振團.  鋼鐵. 2016(02)
[2]連鑄技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢[J]. 陳開義,常立忠,王建軍.  寬厚板. 2015(05)
[3]Q235鋼楊氏彈性模量的研究[J]. 付建勛,李京社,汪春雷,朱經(jīng)濤.  材料導(dǎo)報. 2009(18)
[4]圓坯連鑄凝固傳熱數(shù)學模型及應(yīng)用[J]. 孫開明,付繼成,李京社,溫德松.  鋼管. 2009(03)
[5]基于結(jié)晶器與坯殼間摩擦力的漏鋼預(yù)報研究[J]. 秦旭,朱超甫,尹延榮.  中國科技信息. 2008(19)
[6]連鑄坯連續(xù)彎曲矯直技術(shù)的新探索與實踐[J]. 景奉儒,李憲奎,楊拉道,王鐵鋼,劉繼明,陳志勇.  熱加工工藝. 2008(17)
[7]正弦振動結(jié)晶器摩擦力與負滑脫參數(shù)對比分析[J]. 臧欣陽,王旭東,馬勇,姚曼,張立.  鋼鐵. 2007(10)
[8]連鑄結(jié)晶器摩擦力的研究現(xiàn)狀[J]. 姚曼,李玉波,王旭東,尹合壁.  鋼鐵研究學報. 2007(06)
[9]薄板坯連鑄結(jié)晶器銅板的三維傳熱分析[J]. 楊剛,李寶寬,于洋,齊鳳升.  金屬學報. 2007(03)
[10]板坯連鑄結(jié)晶器的熱彈塑性力學分析[J]. 劉旭東,朱苗勇,程乃良.  金屬學報. 2006(11)

博士論文
[1]板坯連鑄結(jié)晶器內(nèi)凝固坯殼的熱/力學行為研究[D]. 蔡兆鎮(zhèn).東北大學 2011
[2]板坯連鑄結(jié)晶器內(nèi)傳熱與摩擦行為研究[D]. 臧欣陽.大連理工大學 2009
[3]連鑄結(jié)晶器摩擦行為的檢測方法及其特性研究[D]. 馬勇.大連理工大學 2009
[4]連鑄結(jié)晶器熱、力在線檢測技術(shù)及其應(yīng)用基礎(chǔ)研究[D]. 王旭東.大連理工大學 2008
[5]圓坯連鑄結(jié)晶器內(nèi)熱—力學行為的分析[D]. 尹合壁.大連理工大學 2006
[6]薄板連鑄坯的溫度與應(yīng)力狀態(tài)的研究[D]. 陳登福.重慶大學 1997

碩士論文
[1]異型坯結(jié)晶器振動對凝固行為的影響[D]. 和保民.華北理工大學 2019
[2]結(jié)晶器保護渣渣膜/氣隙及其熱阻數(shù)值計算研究[D]. 胡鵬宏.大連理工大學 2018
[3]結(jié)晶器內(nèi)凝固三維熱力耦合分析[D]. 胡碩.華北理工大學 2017
[4]方坯連鑄結(jié)晶器流場與錐度的研究[D]. 李海燕.燕山大學 2016
[5]特厚矩型坯結(jié)晶器流場與溫度場模擬及錐度計算[D]. 郝鴻鑫.燕山大學 2016
[6]特厚連鑄矩形坯凝固過程數(shù)值模擬的研究[D]. 申燕強.燕山大學 2015
[7]連鑄保護渣液/固渣膜傳熱與潤滑行為模擬研究[D]. 孔令偉.大連理工大學 2015
[8]板坯連鑄結(jié)晶器內(nèi)三維流熱固耦合數(shù)值模擬研究[D]. 許春云.燕山大學 2015
[9]連鑄板坯表面振痕形成機理的研究[D]. 張洪威.燕山大學 2013
[10]連鑄板坯凝固溫度場及彎矯過程受力分析[D]. 申諾然.燕山大學 2012



本文編號：3266491