连铸板坯鼓肚有限元分析

对连铸板坯钢水静压力引起的鼓肚变形问题,应用ANSYS有限元软件,模拟了连铸板坯凝固过程,得出了铸坯的温度场和坯壳厚度,在此基础之上,建立了鼓肚变形的有限元模型,分析了鼓肚变形规律,讨论了辊距、拉坯速度对鼓肚的影响,为连铸机的设计和工艺参数的选定提供一定的参考。     

三维蠕变有限元鼓肚计算系统开发与应用

在铸机辊列计算中,鼓肚量是一个重要的设计参数,铸坯产生鼓肚后会增加拉坯阻力,严重时无法通过扇形段,使生产被迫中断,也容易损坏设备。鼓肚的铸坯,中心偏析加重,容易形成中心一字形的裂纹等铸坯质量问题。准确的计算鼓肚对铸机设计有重要的指导作用。在工程实际中,板坯有鼓肚计算的经验公式,但是在计算大方坯鼓肚时误差较大。为解决大方坯鼓肚量计算问题,采用粘弹性蠕变模型,考虑了蠕变在时间上的影响,利用三维有限元方法,开发了相应的鼓肚计算系统。在营销、工程设计中,给出鼓肚量计算结果,指导密排辊列夹持长度设计,取得了良好的应用效果。     

400 mm特厚板坯窄面鼓肚原因分析与控制实践

以南阳汉冶特钢400 mm×2 700 mm连铸坯窄面鼓肚为研究对象,结合生产实际,分析了结晶器冷却强度、结晶器锥度、结晶器足辊长度对窄面鼓肚的影响。提出了防止特厚板坯窄面产生鼓肚的措施,有效解决了400 mm特厚板坯窄面鼓肚现象。指导特厚板坯连铸机的改造与连铸生产。     

新钢连铸板坯中间裂纹的成因与控制

针对新余钢铁公司炼钢厂4号连铸机生产的板坯中间裂纹严重的问题,分析了形成板坯中间裂纹的影响因素.通过铸坯传热凝固过程数学模型计算,确定了铸坯凝固过程中中间裂纹的产生位置,计算出凝固时铸坯在此位置的鼓肚应变、矫直应变和导辊不对中应变.通过调整辊缝的收缩量,中间裂纹明显减少,铸坯质量得到改善.     

板坯连铸鼓肚变形挠度及变形阻力计算模型

本文从平板理论出发,考虑高温蠕变,推导出坯壳在钢液静压力和温度场的共同作用下承受均匀载荷的四边简支矩形板和四边固支矩形板坯鼓肚模型的挠度解.从鼓肚变形能出发,推导出计算鼓肚变形阻力的解析模型.通过工程实例和实测分析讨论了承受均匀载荷的四边简支矩形板、一对边简支另一对边固支矩形板、和四边固支矩形板坯鼓肚模型的适用性,后两者都适合鼓肚变形挠度计算.     

连铸机支承导辊结构及分节数对铸坯鼓肚变形的影响

对串心杆式支承导辊的结构及分节数对连铸坯鼓肚变形的影响作了分析，从力学机理上证明了连铸机支承导辊采用分节式导辊的合理性。     

IHI—VOEST型板坯连铸机的支承导辊

一、绪言石川岛播磨重工业公司(IHI)从开始制造连铸机,就采用了中间带有轴承的分段辊作为铸坯的支承导辊。由于这种辊子直径小,可以排列得很密,挠曲也小,所以浇钢时板坯的鼓肚小。随着材质的改进和辊子冷却问题的解决,辊子寿命,若以通过辊子的铸坯累积数量计,则达到120万吨。现在世界上,有19台IHI—VEST型板坯连铸机在使用,有10台在建造中。这种连铸机的特点是浇注速度高,铸坯质量好;而小直径的分段支承导辊在这方面是起了很大作用的。     

连续铸钢设备结晶器下面的铸坯支承机构的改进

连铸机结晶器下面的铸坯,具有高温和凝固壳较薄的特点,因此它要求支承和导引装置具有牢固和耐热性好的性能。目前,连铸机结晶器下面铸坯的支承机构主要有以下三种方式: (1)辊子支承式;(2)冷却格栅或冷却板支承式;(3)上述两种方式的组合结构式。日本住友重机公司的板坯连铸机,大多采用了防止铸坯鼓肚、减少漏钢的冷却格栅支承方式。该公司对原来使用的冷却格栅进行了多次研究,最近研制成功了一种新的组合式(或叫     

结晶器液面周期性波动的成因分析及解决措施

本文通过对某厂直弧型板坯连铸机结晶器液面存在周期性波动的原因分析,指出引起该波动的主要原因是连铸机等间距或近似等间距的辊列布置方式,使得浇铸过程中厚度不均匀的坯壳及不均匀的鼓肚受到周期性挤压导致的,通过优化辊列设计,采用非等间距的辊列布置方式能有效解决结晶器液面周期性波动问题。     

异形坯连铸坯壳应力与鼓肚变形分析

坯壳应力引起的鼓肚变形是影响铸坯质量的重要因素,为防止过大的鼓肚变形,依据湍动能理论、热流传递理论和粘弹性理论,建立了异形坯三维热-力耦合模型,开发了鼓肚分析软件,从而避免了漏钢事故的发生.该模型将温度场和应力场的计算相互耦合,交替进行.结果表明:异形坯截面最危险点位于腹板中部,其次为翼板中点,在两者相结合的圆角部,由于凝固坯壳比较薄,其应力值也比较大;当坯壳厚度小于20 mm时,两点的鼓肚变形量将分别超过其极限变形量,铸坯出结晶器时必然发生漏钢事故.该模型通过预测坯壳应力和鼓肚变形量为现场安全生产提供了理论依据.     

连铸板坯鼓肚的测定和分析

连铸板坯的鼓肚被认为是板坯缺陷的主要原因之一,一直是人们长期研究的课题。各种板坯的鼓肚值用专门设计的仪表进行了测定。此外,对连铸坯用有限元法进行丁弹塑性鼓肚分析。这些分析结果均与测定值一致。借助这些结果,提出了一个能用于连铸机设计的鼓肚分析的实用简易方法。     

关于连铸机铸坯压和重引拔压的设定计算方法

液压系统向连铸机升降驱动辊供给的液压压力，应根据工艺要求进行设定计算。本文分析铸机正常工作时驱动辊的压下力与铸坯内部鼓肚力的关系，鼓肚力的动态变化要求驱动辊的压下力也能较好地适应这种变化。文章提出驱动辊对铸坯压力的计算步骤和方法，并介绍处理滞坯的重引拔液压压力的确定方法。     

板坯连铸鼓肚变形行为分析

本文从平板理论出发,考虑高温蠕变,推导出坯壳在钢液静压力和温度场的共同作用下的挠度解;从鼓肚变形能出发,推导出计算拉坯阻力的解析模型;并通过工程实例和实测分析了最大鼓肚变形量和拉坯阻力计算的准确性。     

特厚板坯连铸机零号段设备设计研究

特厚特宽板浇筑时金属收得率低且内部组织缺陷严重,本文阐述了立式连铸生产特厚断面铸坯的重要性和必要性,介绍了零号段的设备结构及关键技术。在零号段窄边分别设置窄边辊子用以支撑铸坯窄边,在辊套上间隔布置有环形槽,防止积水造成铸坯表面的冷却不均匀性造成的裂纹。在零号段合理设置窄边喷淋冷却配管,保证铸坯窄面的凝固收缩。在浇铸700 mm厚度的铸坯时,窄边设置两个喷嘴;在浇铸700 mm以下铸坯时,窄边设置一个喷嘴,居中布置。仿真结果表明,铸坯凝固早期坯壳生长均匀,四边坯壳厚度基本相同,有效地防止了鼓肚及角裂的发生,保证了铸坯的内部质量。本文可为钢铁企业新建特厚板坯连铸机、零号段改造工程提供技术支撑和指导。     

直弧形板坯连铸机辊列设计的优化方法

针对常规直弧形板坯连铸机的辊列设计,介绍了铸机主半径、弯曲段长度、矫直段长度与铸机高度之间的关系,提出了辊列参数的优化方法,并对优化前后铸机的受力情况进行了简要分析。对于直弧形板坯连铸机,在铸机长度以及垂直段高度确定之后,铸机主半径及弯曲段长度的取值范围主要取决于铸机的高度;根据铸机的高度,主半径及弯曲段长度可以计算出铸机的矫直段长度。利用计算机对辊列参数进行优化后发现在减小铸机主半径的同时增加弯曲段和矫直段的长度可以在一定程度上减小铸坯受到的鼓肚力并降低浇注过程中的拉坯阻力。     

板坯连铸机的铸坯力学

连铸板坯在结晶凝固之前承受下述应力:1.坯壳由于静压力而鼓肚;2.铸坯由于拉坯力而受拉应力;3.铸坯产生的弯曲:(1)由垂直段至弧形段(直结晶器);(2)由弧形段至水平导辊;(3)由于不希望产生的辊子位移。同时在坯壳中产生应力并由此产生延伸和延伸变化。除与铸坯材质有关的某一确定的延伸值外,铸坯在二相区(固-液)产生断裂,并形成裂纹偏析,裂纹产生的形象图参见文献。由此提出了设备结构方面的课题,即所谓铸坯的夹持,弯曲和拉坯,必须使其不产生内裂。为解决这个问题,首先必须阐明钢在高温负荷条件下的性状。     

高拉速板坯结晶器设计分析

某新建165 mm×1 100 mm板坯连铸机,其稳定工作拉速为2.2 m/min。结晶器作为第一凝固区,直接决定了工作拉速、初生坯壳厚度和最终铸坯质量。以设计计算为依据,借鉴常规板坯结晶器的结构设计,从铜板水缝排布、宽窄面足辊支承和布置、夹紧装置预紧力设定、调宽调锥装置等方面分析及优化。采用强化弯月面冷却的水缝排布形式,宽面双排小辊径足辊,可实现刚性工作的碟簧预紧型窄面足辊,大预紧力的夹紧装置,合理连接形式及布置的结晶器调宽装置等技术,以确保该规格铸机高拉速和高品质的实现。     

小方坯高拉速足辊长度设计探讨

针对小方坯高拉速,足辊长度的设计会对铸坯尺寸、质量及生产带来关键影响。基于中冶南方连铸三维蠕变有限元鼓肚计算模型及小方坯高拉速实践结果,给出了确定小方坯足辊长度的具体方法和标准。针对小方坯,足辊长度确定标准为2 m非夹持鼓肚量小于0.87 mm;155 mm×155 mm小方坯要满足5 m/min拉速,足辊结束位置距离结晶器弯月面应为1.18 m,需要二排足辊。现场实践证明,试验确定足辊长度的方法和标准完全可以满足小方坯高拉速的设计和生产。     

板坯连铸机辊列计算机辅助设计

在分析了板坯连铸机辊列设计及校核理论模型的基础上,开发了板坯连铸机辊列设计软件。输入基本的设计参数后,即可进行铸机辊列的设计与校核计算,得到辊列布置的尺寸参数。相同设计条件下,通过此软件设计的结果与实际生产中的铸机辊列布置相比较,设计结果与实际铸机辊列布置基本一致,各项校核指标均达到要求,鼓肚变形量甚至优于实际铸机,能够满足实际应用的需要。     

结晶器磨损对连铸小方坯鼓肚变形及内裂纹形成的影响

应用连铸坯凝固传热与应力分析耦合数学模型，定量地描述了坯壳与结晶器壁间气隙的大小和分布，着重研究了器磨损对坯壳鼓肚变形和内裂纹形成的影响。结果表明：气隙首先形成于坯壳的角部区域，并且以顶角处的气隙厚度最大，逐渐向中心区扩展；当结晶器磨损严重时，坯壳偏角区成为热节区，在热节区内坯壳厚度最薄，同时在结晶器下半部产生鼓肚变形，这种变形起始于坯壳最薄弱的偏角热节约。在热节区附近的铸坯对角线凝固前沿前生的力学应变达到临界应变，使铸坯产生内裂纹。研究结果验证了严重的结晶器磨损是连铸坯产生鼓肚变形、偏角区内裂纹乃至漏钢事故的重要原因之一，也说明了铸坯偏角区内裂纹是起源于对角线的凝固前沿并向温度相对较高的两个薄弱环节－表层热节区和凝固前沿方向扩展。