结晶器宽面足辊失效分析
发布时间：2021-01-28 03:46
本文研究的对象是某钢厂的结晶器宽面足辊。该足辊在使用过程中多次出现足辊不转（拆卸后轴承转动自如）,辊套和足辊轴弯曲变形烧损等问题。通过有限元分析,找出足辊弯曲变形失效的原因,对足辊进行改进。考虑到铸坯对足辊的影响,通过建立足辊+铸坯整体系统模型,使足辊与铸坯接触部位的边界条件和铸坯对足辊表面进行辐射换热时的边界条件更符合实际情况。对足辊+铸坯整体系统施加温度边界,计算得到足辊的温度场。利用顺序耦合法,将温度场结果以热载荷形式导入结构分析中,计算足辊在热载荷作用下的应力和变形。在热应力基础上,施加随连铸高度变化的钢水静压力,计算足辊在热载荷和机械载荷共同作用下的应力和变形。由于足辊在高温条件下长时间使用会产生蠕变,依据足辊的使用现状,求解足辊使用240h和1000h的应力和变形。计算结果表明,足辊辊套在使用时的最大等效应力为350.92MPa,远小于35Cr Mo钢在600℃时的屈服极限,安全系数为1.38,因此蠕变前足辊的强度满足使用要求。蠕变后辊套的应力远远大于35CrMo钢在600℃的蠕变极限和持久极限,蠕变后的足辊强度不能满足使用要求。并且,蠕变前后辊套的轴向变形都大于辊套与足辊...
【文章来源】：安徽工业大学安徽省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 研究的目的、意义
1.3 连铸辊研究现状
1.3.1 国外研究现状
1.3.2 国内研究现状
1.4 本课题研究思路、内容及重点
1.4.1 研究思路
1.4.2 研究内容
1.4.3 研究重点
1.5 研究方法
1.5.1 有限元分析及ANSYS概述
1.5.2 ANSYS耦合场分析
第二章 结晶器足辊非线性有限元模型
2.1 结晶器足辊概述
2.1.1 结晶器足辊的作用及结构形式
2.1.2 结晶器足辊工作原理及失效形式
2.2 足辊模型及性能参数
2.2.1 足辊实体模型
2.2.2 足辊材料的物性参数
2.3 连铸坯尺寸及性能参数
2.3.1 连铸坯尺寸
2.3.2 铸坯材料的物性参数
2.4 足辊系统实体模型
2.5 足辊系统接触非线性
2.5.1 足辊系统实体接触模型
2.5.2 足辊系统有限元接触模型
2.6 本章小结
第三章 结晶器足辊温度场分析
3.1 热分析基本理论
3.1.1 热传递理论基础
3.1.2 热传导理论
3.1.3 热对流理论
3.1.4 热辐射理论
3.1.5 能量守恒法则
3.2 足辊系统热量传递过程
3.2.1 结晶器热量传递
3.2.2 二冷区热量传递
3.2.3 二冷区接触传热
3.3 足辊系统温度分析
3.3.1 温度场边界条件
3.3.2 铸坯温度场
3.3.3 足辊温度场
3.4 本章小结
第四章 结晶器足辊应力变形分析和蠕变分析
4.1 足辊应力及变形分析
4.1.1 足辊热应力及变形分析
4.1.2 足辊热机耦合应力及变形分析
4.2 蠕变分析
4.2.1 蠕变概述
4.2.2 蠕变计算
4.2.3 蠕变计算结果
4.3 本章小结
第五章 结晶器足辊结构改进分析
5.1 足辊结构改进方案
5.2 改进模型的热-机耦合分析
5.3 足辊改进后蠕变分析
5.4 本章小结
第六章 总结和展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
研究生期间发表论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]新世纪以来中国炼钢-连铸的进步及命题[J]. 殷瑞钰. 中国冶金. 2014(08)
[2]薄板坯连铸结晶器铜板温度场分析[J]. 孙又银,李为行,崔伟伟. 科技致富向导. 2014(12)
[3]超低碳氮强化药芯焊丝堆焊层组织与性能[J]. 郑丽娟,付宇明,郁冠英,张金森. 塑性工程学报. 2014(01)
[4]连铸扇形段托辊失效原因分析及解决措施[J]. 毛成杰,李波. 冶金丛刊. 2012(03)
[5]拉矫辊传热机理及激光熔覆强化[J]. 付宇明,张金森,郑丽娟,张帅,杨利娜. 塑性工程学报. 2012(02)
[6]爆炸复合1Cr13Mo/45钢连铸辊工艺[J]. 赵峰,马东康,王虎年,张鹏辉,李进军,华先锋. 爆炸与冲击. 2011(05)
[7]高效连铸辊技术的开发[J]. 李富帅,李进,季维,张晓峰,刘洪波,陈雪华,姚建青,金志向. 连铸. 2011(S1)
[8]板坯连铸辊设计的特点分析[J]. 常虹. 现代冶金. 2011(01)
[9]GCr15轴承钢连铸过程中热物性参数的研究[J]. 李晓滨,丁桦,唐正友. 材料与冶金学报. 2010(04)
[10]有限元法的发展现状及应用[J]. 陈锡栋,杨婕,赵晓栋,范细秋. 中国制造业信息化. 2010(11)
博士论文
[1]板坯连铸二次冷却过程仿真及工艺优化[D]. 王兆峰.大连理工大学 2013
[2]冶金热轧辊材料的激光表面合金化与直接沉积成型[D]. 孙桂芳.东北大学 2009
[3]压力容器用钢1.25Cr0.5Mo高温下疲劳蠕变行为及寿命评估技术研究[D]. 杨铁成.浙江大学 2006
硕士论文
[1]400mm特厚钢板坯连铸过程多场耦合分析与工艺研究[D]. 刘智龙.中南大学 2014
[2]板坯连铸辊长寿命技术的探究[D]. 樊树宝.燕山大学 2013
[3]TC11钛合金的热稳定性及高温蠕变行为的研究[D]. 戚延龄.中南大学 2012
[4]高炉冷却壁的蠕变变形控制模型研究[D]. 郭永茂.内蒙古科技大学 2012
[5]一种新型连铸机铸钢拉矫辊的热结构受力分析[D]. 曾智灵.中南大学 2008
[6]360mm×450mm大方坯连铸动态轻压下压下模型的研究与应用[D]. 董长征.东北大学 2008
[7]固体界面接触换热系数的实验研究[D]. 朱德才.大连理工大学 2007
[8]轧辊激光表面强化研究及数值模拟[D]. 王长贵.华中科技大学 2004
本文编号：3004296
【文章来源】：安徽工业大学安徽省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 研究的目的、意义
1.3 连铸辊研究现状
1.3.1 国外研究现状
1.3.2 国内研究现状
1.4 本课题研究思路、内容及重点
1.4.1 研究思路
1.4.2 研究内容
1.4.3 研究重点
1.5 研究方法
1.5.1 有限元分析及ANSYS概述
1.5.2 ANSYS耦合场分析
第二章 结晶器足辊非线性有限元模型
2.1 结晶器足辊概述
2.1.1 结晶器足辊的作用及结构形式
2.1.2 结晶器足辊工作原理及失效形式
2.2 足辊模型及性能参数
2.2.1 足辊实体模型
2.2.2 足辊材料的物性参数
2.3 连铸坯尺寸及性能参数
2.3.1 连铸坯尺寸
2.3.2 铸坯材料的物性参数
2.4 足辊系统实体模型
2.5 足辊系统接触非线性
2.5.1 足辊系统实体接触模型
2.5.2 足辊系统有限元接触模型
2.6 本章小结
第三章 结晶器足辊温度场分析
3.1 热分析基本理论
3.1.1 热传递理论基础
3.1.2 热传导理论
3.1.3 热对流理论
3.1.4 热辐射理论
3.1.5 能量守恒法则
3.2 足辊系统热量传递过程
3.2.1 结晶器热量传递
3.2.2 二冷区热量传递
3.2.3 二冷区接触传热
3.3 足辊系统温度分析
3.3.1 温度场边界条件
3.3.2 铸坯温度场
3.3.3 足辊温度场
3.4 本章小结
第四章 结晶器足辊应力变形分析和蠕变分析
4.1 足辊应力及变形分析
4.1.1 足辊热应力及变形分析
4.1.2 足辊热机耦合应力及变形分析
4.2 蠕变分析
4.2.1 蠕变概述
4.2.2 蠕变计算
4.2.3 蠕变计算结果
4.3 本章小结
第五章 结晶器足辊结构改进分析
5.1 足辊结构改进方案
5.2 改进模型的热-机耦合分析
5.3 足辊改进后蠕变分析
5.4 本章小结
第六章 总结和展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
研究生期间发表论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]新世纪以来中国炼钢-连铸的进步及命题[J]. 殷瑞钰. 中国冶金. 2014(08)
[2]薄板坯连铸结晶器铜板温度场分析[J]. 孙又银,李为行,崔伟伟. 科技致富向导. 2014(12)
[3]超低碳氮强化药芯焊丝堆焊层组织与性能[J]. 郑丽娟,付宇明,郁冠英,张金森. 塑性工程学报. 2014(01)
[4]连铸扇形段托辊失效原因分析及解决措施[J]. 毛成杰,李波. 冶金丛刊. 2012(03)
[5]拉矫辊传热机理及激光熔覆强化[J]. 付宇明,张金森,郑丽娟,张帅,杨利娜. 塑性工程学报. 2012(02)
[6]爆炸复合1Cr13Mo/45钢连铸辊工艺[J]. 赵峰,马东康,王虎年,张鹏辉,李进军,华先锋. 爆炸与冲击. 2011(05)
[7]高效连铸辊技术的开发[J]. 李富帅,李进,季维,张晓峰,刘洪波,陈雪华,姚建青,金志向. 连铸. 2011(S1)
[8]板坯连铸辊设计的特点分析[J]. 常虹. 现代冶金. 2011(01)
[9]GCr15轴承钢连铸过程中热物性参数的研究[J]. 李晓滨,丁桦,唐正友. 材料与冶金学报. 2010(04)
[10]有限元法的发展现状及应用[J]. 陈锡栋,杨婕,赵晓栋,范细秋. 中国制造业信息化. 2010(11)
博士论文
[1]板坯连铸二次冷却过程仿真及工艺优化[D]. 王兆峰.大连理工大学 2013
[2]冶金热轧辊材料的激光表面合金化与直接沉积成型[D]. 孙桂芳.东北大学 2009
[3]压力容器用钢1.25Cr0.5Mo高温下疲劳蠕变行为及寿命评估技术研究[D]. 杨铁成.浙江大学 2006
硕士论文
[1]400mm特厚钢板坯连铸过程多场耦合分析与工艺研究[D]. 刘智龙.中南大学 2014
[2]板坯连铸辊长寿命技术的探究[D]. 樊树宝.燕山大学 2013
[3]TC11钛合金的热稳定性及高温蠕变行为的研究[D]. 戚延龄.中南大学 2012
[4]高炉冷却壁的蠕变变形控制模型研究[D]. 郭永茂.内蒙古科技大学 2012
[5]一种新型连铸机铸钢拉矫辊的热结构受力分析[D]. 曾智灵.中南大学 2008
[6]360mm×450mm大方坯连铸动态轻压下压下模型的研究与应用[D]. 董长征.东北大学 2008
[7]固体界面接触换热系数的实验研究[D]. 朱德才.大连理工大学 2007
[8]轧辊激光表面强化研究及数值模拟[D]. 王长贵.华中科技大学 2004
本文编号：3004296
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/yjlw/3004296.html
