板坯連鑄結(jié)晶器內(nèi)傳熱與摩擦行為研究.pdf

1、結(jié)晶器是連鑄機(jī)的核心部件，完成將鋼液初步凝固成型的任務(wù)。結(jié)晶器與鑄坯之間會(huì)發(fā)生復(fù)雜的熱、力行為的作用，結(jié)晶器內(nèi)的傳熱凝固與摩擦潤(rùn)滑狀態(tài)決定結(jié)晶器的工作狀況，最終決定鑄坯的表面質(zhì)量和連鑄機(jī)的生產(chǎn)能力。當(dāng)前結(jié)晶器監(jiān)控技術(shù)的核心是熱學(xué)和力學(xué)行為的在線檢測(cè)，其目的是能夠?qū)崟r(shí)了解結(jié)晶器與鑄坯間的傳熱、摩擦和潤(rùn)滑狀況，為實(shí)現(xiàn)鑄坯質(zhì)量的在線預(yù)測(cè)和調(diào)控提供幫助和支持。因此，分析和掌握結(jié)晶器內(nèi)熱學(xué)和力學(xué)行為的作用機(jī)理，開(kāi)發(fā)和應(yīng)用基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的結(jié)晶器內(nèi)傳熱

2、與摩擦潤(rùn)滑的計(jì)算方法，是順應(yīng)高效連鑄技術(shù)發(fā)展的根本要求。 本文以連鑄結(jié)晶器為研究對(duì)象，圍繞著連鑄結(jié)晶器內(nèi)發(fā)生的傳熱和摩擦行為展開(kāi)工作，著眼于推動(dòng)和促進(jìn)結(jié)晶器熱、力行為研究的生產(chǎn)應(yīng)用，歸納總結(jié)以往研究工作的成果與不足，對(duì)結(jié)晶器內(nèi)的傳熱凝固和摩擦潤(rùn)滑行為進(jìn)行模擬與檢測(cè)研究。首先，建立基于實(shí)測(cè)的板坯連鑄結(jié)晶器傳熱反問(wèn)題數(shù)學(xué)模型，并對(duì)實(shí)際工況下的結(jié)晶器傳熱與鑄坯凝固行為進(jìn)行分析；其次，推導(dǎo)并建立結(jié)晶器-保護(hù)渣-鑄坯界面摩擦行為的數(shù)學(xué)模型

3、，對(duì)結(jié)晶器內(nèi)的潤(rùn)滑摩擦行為進(jìn)行討論；第三，基于液壓振動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)的板坯連鑄機(jī)，研究和建立結(jié)晶器摩擦力的瞬態(tài)檢測(cè)模型，并對(duì)摩擦力的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析；最后綜合模擬計(jì)算與檢測(cè)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容，提出結(jié)晶器內(nèi)傳熱與摩擦狀態(tài)聯(lián)合監(jiān)測(cè)的應(yīng)用構(gòu)想，并進(jìn)行初步的設(shè)計(jì)與討論。 針對(duì)板坯結(jié)晶器熱電偶的排布特點(diǎn)，研究并建立板坯連鑄結(jié)晶器傳熱反問(wèn)題的數(shù)學(xué)模型。基于實(shí)測(cè)溫度數(shù)據(jù)，對(duì)結(jié)晶器傳熱與鑄坯凝固行為進(jìn)行了模擬計(jì)算，細(xì)致分析了實(shí)際工況下結(jié)晶器內(nèi)的熱流和坯殼厚度

4、分布，以及拉速的影響，并對(duì)模型的合理性和傳熱計(jì)算應(yīng)用的可行性進(jìn)行了驗(yàn)證。 依據(jù)摩擦學(xué)的基本原理，利用結(jié)晶器保護(hù)渣的界面模型，界定并劃分鑄坯表面不同的接觸和摩擦狀態(tài)，同時(shí)引入了混合潤(rùn)滑理論，建立了詳細(xì)描述結(jié)晶器-保護(hù)渣-鑄坯間界面摩擦行為的數(shù)學(xué)模型。利用基于實(shí)測(cè)的板坯結(jié)晶器傳熱計(jì)算結(jié)果，對(duì)結(jié)晶器與鑄坯間的液渣膜厚度分布、保護(hù)渣的潤(rùn)滑狀況及界面上摩擦應(yīng)力的變化和影響因素等進(jìn)行了分析和討論，并由此提出了可用于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的結(jié)晶器保護(hù)渣熱態(tài)

5、潤(rùn)滑摩擦狀態(tài)的檢測(cè)方法。 基于液壓振動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)的板坯連鑄機(jī)，根據(jù)經(jīng)典的受迫振動(dòng)理論，對(duì)結(jié)晶器振動(dòng)過(guò)程中的受力狀況進(jìn)行分析，確定了結(jié)晶器摩擦力的檢測(cè)思路，回歸出空振輸出力的計(jì)算模型，并對(duì)模型的合理性及參數(shù)的取值規(guī)律進(jìn)行了討論。根據(jù)結(jié)晶器摩擦力的檢測(cè)結(jié)果，對(duì)實(shí)際生產(chǎn)條件下的摩擦力的瞬態(tài)行為、其相關(guān)參數(shù)的變化、振動(dòng)方式的影響和摩擦力的異常狀況等進(jìn)行了分析，結(jié)果表明：正常工況下，瞬態(tài)摩擦力近似隨結(jié)晶器振動(dòng)速度變化，二者符合較好；漏鋼前，