連鑄機(jī)彎曲段機(jī)械應(yīng)力和熱變形分析.pdf

1、鋼坯連續(xù)鑄造技術(shù)作為我國(guó)鋼鐵行業(yè)引進(jìn)的主要技術(shù)之一，為我國(guó)鋼鐵產(chǎn)業(yè)的突飛猛進(jìn)提供了保障。在鋼坯的連鑄生產(chǎn)過(guò)程中，鋼坯經(jīng)振蕩結(jié)晶器形成初始坯殼后，首先在連鑄機(jī)彎曲段通過(guò)拉矯輥進(jìn)行初步固定成型，同時(shí)進(jìn)行初次冷卻和二次冷卻。經(jīng)過(guò)連鑄機(jī)彎曲段坯殼生長(zhǎng)加厚的鋼坯最后被牽引至連鑄機(jī)直線段，完成后續(xù)鋼坯的成型和切割。連鑄機(jī)彎曲段作為連鑄機(jī)中的“機(jī)頭”，其工作環(huán)境惡劣，同時(shí)受到復(fù)雜的機(jī)械載荷和溫度載荷的作用，在使用過(guò)程中容易產(chǎn)生變形，對(duì)鋼坯的生產(chǎn)質(zhì)量影

2、響明顯，有可能導(dǎo)致坯殼破裂損傷，甚至發(fā)生漏鋼等惡性事故。連鑄機(jī)彎曲段結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和合理制造是亟待解決的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，其中，三維機(jī)械與溫度應(yīng)力場(chǎng)和變形場(chǎng)的精確分析是該關(guān)鍵技術(shù)的重要基礎(chǔ)。
　　本文針對(duì)上海梅山鋼鐵股份有限公司2＃連鑄機(jī)彎曲段，進(jìn)行了整體結(jié)構(gòu)的力學(xué)建模，根據(jù)連鑄機(jī)的實(shí)際生產(chǎn)工況、考慮拉矯機(jī)械載荷和鋼坯熱輻射與冷卻水作用形成的溫度載荷，采用三維非線性有限元方法，分析得到了連鑄機(jī)彎曲段的熱機(jī)耦合應(yīng)力場(chǎng)和變形場(chǎng)。采用Pro

3、/E軟件對(duì)復(fù)雜的彎曲段結(jié)構(gòu)進(jìn)行全尺寸實(shí)體建模，采用HyperMesh軟件進(jìn)行網(wǎng)格劃分，采用ANSYS軟件進(jìn)行熱-機(jī)耦合應(yīng)力場(chǎng)和變形場(chǎng)的計(jì)算分析。有限元模型包括主機(jī)架、拉矯輥、筋板、軸承、耳軸座、香蕉座等主體部件和輔助支撐構(gòu)件。在計(jì)算分析過(guò)程中，考慮了連鑄機(jī)彎曲段的真實(shí)傳力方式和各零部件之間的相互接觸關(guān)系，拉矯力，重力載荷，鋼坯熱輻射，接觸構(gòu)件間的熱傳導(dǎo)和冷卻水的冷卻效果。為了考慮機(jī)械載荷和溫度載荷的耦合作用效果，計(jì)算了連鑄機(jī)彎曲段的溫度

4、場(chǎng)，再將熱效應(yīng)作為“體載荷”施加到有限元模型上，最后完成了整體結(jié)構(gòu)的熱-機(jī)耦合應(yīng)力場(chǎng)和變形場(chǎng)的耦合計(jì)算分析。
　　本文建立的連鑄機(jī)彎曲段三維非線性有限元模型，可以充分考慮實(shí)際生產(chǎn)工況和熱-機(jī)耦合效應(yīng)，以及零部件之間的相互接觸關(guān)系，為合理準(zhǔn)確分析連鑄機(jī)彎曲段的熱-機(jī)耦合應(yīng)力和變形奠定了基礎(chǔ)。通過(guò)對(duì)2#連鑄機(jī)彎曲段的熱-機(jī)耦合應(yīng)力和變形的計(jì)算分析，驗(yàn)證了2#連鑄機(jī)彎曲段耳軸座高應(yīng)力區(qū)的存在，與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際使用中耳軸座經(jīng)常發(fā)生變形壓潰等損壞