连铸板坯动态轻压下力学特性的研究
发布时间：2023-06-08 20:41
连铸板坯内部质量缺陷制约着板坯高效连铸技术的发展，尤其是中心偏析与中心疏松易诱发板坯中心裂纹，严重恶化板材的力学性能。通过对板坯凝固末端区域施加一定压下量补偿凝固收缩量，以消除中心偏析和中心疏松的动态轻压下技术是解决这一质量问题的有效手段，并被广泛应用于现代板坯连铸生产中。研究表明，在连铸过程中，由于浇铸温度、拉速等工艺参数经常发生变化，使得现有板坯连铸机通过传热模型计算尚难以准确判定铸坯凝固液芯终点位置，造成偏离最佳压下位置对铸坯实施轻压下或者施加不合理的压下量，结果不仅难以改善铸坯质量，甚至会恶化铸坯质量。因此，研究板坯动态轻压下关键工艺参数，制定合理的压下规程，开发凝固液芯终点位置预测模型以准确检测凝固液芯终点位置，并实现在最佳压下位置实施轻压下，对提高板坯内部质量、减少产品废品率具有重要意义。 建立了板坯二维非稳态凝固传热计算模型，研究了目标表面温度浇铸时，板坯表面和中心温度、两相区和压下区间长度以及凝固热收缩量分别随拉速、过热度、板坯厚度、钢种改变的变化规律，研究结果为板坯轻压下基础辊缝的制定提供了依据。 建立了板坯轻压下过程热弹塑形有限元模型，研究了轻压下过程中板坯的变形规...
【文章页数】：135 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 板坯内部主要质量缺陷与改善措施
1.1.1 中心偏析和中心疏松的形成机理
1.1.2 中心偏析和中心疏松的改善措施
1.2 板坯轻压下技术的发展和应用
1.2.1 板坯轻压下技术的发展
1.2.2 板坯轻压下技术的应用
1.3 动态轻压下工艺参数的研究现状
1.3.1 压下位置的研究现状
1.3.2 压下率和压下量的研究现状
1.3.3 压下效率的研究现状
1.4 课题研究的意义及主要研究内容
1.4.1 课题研究的意义
1.4.2 主要研究内容
第2章 连铸过程板坯压下区间与热收缩研究
2.1 凝固传热方程与有限元求解
2.1.1 凝固传热过程的微分方程
2.1.2 求解条件
2.1.3 凝固传热方程的有限元求解
2.2 热物性参数的确定
2.3 板坯凝固传热过程有限元模型的建立与求解
2.3.1 有限元模型的建立
2.3.2 初始条件和边界条件
2.3.3 模型的计算求解
2.4 凝固传热模型的验证
2.4.1 板坯表面温度的测量
2.4.2 表面温度计算结果的验证
2.5 压下区间与热收缩的计算结果分析
2.5.1 拉速对压下区间和热收缩的影响
2.5.2 过热度对压下区间和热收缩的影响
2.5.3 断面对压下区间和热收缩的影响
2.5.4 钢种对压下区间和热收缩的影响
2.6 本章小结
第3章 轻压下过程板坯变形规律与应力研究
3.1 板坯轻压下力学基本方程及其有限元求解
3.1.1 轻压下过程板坯变形行为分析
3.1.2 模型的基本假设
3.1.3 热弹塑性本构方程及求解
3.2 材料高温力学参数的确定
3.3 板坯轻压下过程有限元模型
3.3.1 模型的建立
3.3.2 初始条件和边界条件
3.3.3 求解方法
3.4 轻压下过程板坯变形规律研究
3.4.1 分析方法
3.4.2 节点位移分析
3.4.3 坯壳厚度对板坯变形的影响研究
3.4.4 单辊压下量对压下效率的影响研究
3.4.5 断面厚度对板坯变形的影响研究
3.4.6 钢种对压下效率的影响研究
3.5 轻压下过程板坯应力研究
3.6 本章小结
第4章 板坯轻压下凝固液芯终点位置研究
4.1 板坯凝固液芯终点位置力学测定方法
4.2 板坯凝固液芯终点位置预测模型
4.2.1 轻压下扇形段内板坯力学模型
4.2.2 轻压下扇形段支撑辊的支反力
4.3 铸坯液芯位置的计算与调整
4.3.1 板坯连铸机轻压下段基本参数
4.3.2 轻压下扇形段夹辊支反力计算
4.3.3 液芯终点位置的判定
4.3.4 液芯终点位置的调整
4.4 本章小结
第5章 轻压下改善板坯内部质量的实验研究
5.1 铸机基本参数与板坯内部质量问题
5.1.1 铸机参数
5.1.2 板坯内部质量问题
5.2 动态轻压下工艺规程的制定
5.2.1 压下量的制定
5.2.2 压下位置的制定
5.3 板坯轻压下内部质量的实验研究
5.3.1 实验方案的确定
5.3.2 实验方法
5.3.3 试样的制备
5.3.4 检验结果对比与讨论
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢
作者简介
本文编号：3832458
【文章页数】：135 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 板坯内部主要质量缺陷与改善措施
1.1.1 中心偏析和中心疏松的形成机理
1.1.2 中心偏析和中心疏松的改善措施
1.2 板坯轻压下技术的发展和应用
1.2.1 板坯轻压下技术的发展
1.2.2 板坯轻压下技术的应用
1.3 动态轻压下工艺参数的研究现状
1.3.1 压下位置的研究现状
1.3.2 压下率和压下量的研究现状
1.3.3 压下效率的研究现状
1.4 课题研究的意义及主要研究内容
1.4.1 课题研究的意义
1.4.2 主要研究内容
第2章 连铸过程板坯压下区间与热收缩研究
2.1 凝固传热方程与有限元求解
2.1.1 凝固传热过程的微分方程
2.1.2 求解条件
2.1.3 凝固传热方程的有限元求解
2.2 热物性参数的确定
2.3 板坯凝固传热过程有限元模型的建立与求解
2.3.1 有限元模型的建立
2.3.2 初始条件和边界条件
2.3.3 模型的计算求解
2.4 凝固传热模型的验证
2.4.1 板坯表面温度的测量
2.4.2 表面温度计算结果的验证
2.5 压下区间与热收缩的计算结果分析
2.5.1 拉速对压下区间和热收缩的影响
2.5.2 过热度对压下区间和热收缩的影响
2.5.3 断面对压下区间和热收缩的影响
2.5.4 钢种对压下区间和热收缩的影响
2.6 本章小结
第3章 轻压下过程板坯变形规律与应力研究
3.1 板坯轻压下力学基本方程及其有限元求解
3.1.1 轻压下过程板坯变形行为分析
3.1.2 模型的基本假设
3.1.3 热弹塑性本构方程及求解
3.2 材料高温力学参数的确定
3.3 板坯轻压下过程有限元模型
3.3.1 模型的建立
3.3.2 初始条件和边界条件
3.3.3 求解方法
3.4 轻压下过程板坯变形规律研究
3.4.1 分析方法
3.4.2 节点位移分析
3.4.3 坯壳厚度对板坯变形的影响研究
3.4.4 单辊压下量对压下效率的影响研究
3.4.5 断面厚度对板坯变形的影响研究
3.4.6 钢种对压下效率的影响研究
3.5 轻压下过程板坯应力研究
3.6 本章小结
第4章 板坯轻压下凝固液芯终点位置研究
4.1 板坯凝固液芯终点位置力学测定方法
4.2 板坯凝固液芯终点位置预测模型
4.2.1 轻压下扇形段内板坯力学模型
4.2.2 轻压下扇形段支撑辊的支反力
4.3 铸坯液芯位置的计算与调整
4.3.1 板坯连铸机轻压下段基本参数
4.3.2 轻压下扇形段夹辊支反力计算
4.3.3 液芯终点位置的判定
4.3.4 液芯终点位置的调整
4.4 本章小结
第5章 轻压下改善板坯内部质量的实验研究
5.1 铸机基本参数与板坯内部质量问题
5.1.1 铸机参数
5.1.2 板坯内部质量问题
5.2 动态轻压下工艺规程的制定
5.2.1 压下量的制定
5.2.2 压下位置的制定
5.3 板坯轻压下内部质量的实验研究
5.3.1 实验方案的确定
5.3.2 实验方法
5.3.3 试样的制备
5.3.4 检验结果对比与讨论
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢
作者简介
本文编号：3832458
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