連鑄機彎曲段機械應力和熱變形分析.pdf

1、鋼坯連續(xù)鑄造技術作為我國鋼鐵行業(yè)引進的主要技術之一，為我國鋼鐵產(chǎn)業(yè)的突飛猛進提供了保障。在鋼坯的連鑄生產(chǎn)過程中，鋼坯經(jīng)振蕩結晶器形成初始坯殼后，首先在連鑄機彎曲段通過拉矯輥進行初步固定成型，同時進行初次冷卻和二次冷卻。經(jīng)過連鑄機彎曲段坯殼生長加厚的鋼坯最后被牽引至連鑄機直線段，完成后續(xù)鋼坯的成型和切割。連鑄機彎曲段作為連鑄機中的“機頭”，其工作環(huán)境惡劣，同時受到復雜的機械載荷和溫度載荷的作用，在使用過程中容易產(chǎn)生變形，對鋼坯的生產(chǎn)質(zhì)量影

2、響明顯，有可能導致坯殼破裂損傷，甚至發(fā)生漏鋼等惡性事故。連鑄機彎曲段結構的優(yōu)化設計和合理制造是亟待解決的一項關鍵技術，其中，三維機械與溫度應力場和變形場的精確分析是該關鍵技術的重要基礎。
　　本文針對上海梅山鋼鐵股份有限公司2＃連鑄機彎曲段，進行了整體結構的力學建模，根據(jù)連鑄機的實際生產(chǎn)工況、考慮拉矯機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，分析得到了連鑄機彎曲段的熱機耦合應力場和變形場。采用Pro

3、/E軟件對復雜的彎曲段結構進行全尺寸實體建模，采用HyperMesh軟件進行網(wǎng)格劃分，采用ANSYS軟件進行熱-機耦合應力場和變形場的計算分析。有限元模型包括主機架、拉矯輥、筋板、軸承、耳軸座、香蕉座等主體部件和輔助支撐構件。在計算分析過程中，考慮了連鑄機彎曲段的真實傳力方式和各零部件之間的相互接觸關系，拉矯力，重力載荷，鋼坯熱輻射，接觸構件間的熱傳導和冷卻水的冷卻效果。為了考慮機械載荷和溫度載荷的耦合作用效果，計算了連鑄機彎曲段的溫度

4、場，再將熱效應作為“體載荷”施加到有限元模型上，最后完成了整體結構的熱-機耦合應力場和變形場的耦合計算分析。
　　本文建立的連鑄機彎曲段三維非線性有限元模型，可以充分考慮實際生產(chǎn)工況和熱-機耦合效應，以及零部件之間的相互接觸關系，為合理準確分析連鑄機彎曲段的熱-機耦合應力和變形奠定了基礎。通過對2#連鑄機彎曲段的熱-機耦合應力和變形的計算分析，驗證了2#連鑄機彎曲段耳軸座高應力區(qū)的存在，與現(xiàn)場實際使用中耳軸座經(jīng)常發(fā)生變形壓潰等損壞