连铸坯矫直区力学行为研究

发布时间：2017-10-12 02:11

  本文关键词：连铸坯矫直区力学行为研究

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【摘要】：掌握连铸坯在矫直区的力学行为是连铸矫直过程工艺制定及设备设计的基础。随着连铸拉坯速度的提高,现代连铸机设计已经普遍采用连续矫直或多点矫直技术。连铸坯在矫直区的力学行为也变得更加复杂,不能再用单点矫直条件下的简单的力学模型来进行描述。因此对连铸坯在矫直区的力学行为进行更深入的研究,建立起更精细化的矫直过程力学模型对矫直技术发展具有重要意义。本文分析了矫直理论及其力学基础,结合生产实际,根据两种不同工况下铸坯的温度存在较大差异,变形机理的不同,为分析连铸坯矫直区力学行为建立了两种不同的模型和分析方法。针对温度较低的坯头通过时情况,本文建立了矫直反力计算的弹塑性模型,即忽略铸坯蠕变,认为矫直完全依靠塑性变形完成。根据这一模型得到了多点矫直的矫直反力的解析算法,其方法是截取进入第一矫直区间的铸坯段作为隔离体,跟踪其运动,分析其变形,顺次建立该隔离体运动到各个矫直区间时的平衡方程,联立平衡方程求解即可。运用有限元软件对解析算法进行了验证,两者结果显示了一致性。针对温度较高的正常浇铸情况,本文建立了矫直反力计算的粘弹性模型,即忽略铸坯塑性变形,认为矫直完全依靠蠕变变形完成。同样的,根据这一模型得到了多点矫直矫直反力的解析算法。针对某一实际的生产工况,分别采用解析法和有限元方法求解了矫直辊的矫直反力,结果显示了高度的一致性,证明了模型的有效性。本研究的成果可供连铸机设计参考。
【关键词】：连铸 矫直 力学行为 蠕变
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG335
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 课题的背景及意义10
• 1.2 连铸技术的发展10-12
• 1.3 矫直技术的发展与趋势12-14
• 1.3.1 全凝固矫直12-13
• 1.3.2 多点矫直13
• 1.3.3 奥钢联渐进矫直法13
• 1.3.4 康卡斯特连续矫直法13
• 1.3.5 等应变速率固定辊连续矫直13-14
• 1.4 矫直区的力学行为研究现状14-16
• 1.5 主要研究内容及方法16-17
• 第2章 矫直理论及矫直段设计计算17-29
• 2.1 矫直理论17-19
• 2.1.1 矫直基本原理17-18
• 2.1.2 矫直段设计的准则18-19
• 2.2 梁的弯曲理论19-22
• 2.2.1 基本假设19-20
• 2.2.2 平面弯曲的概念20-21
• 2.2.3 平面弯曲的计算21-22
• 2.3 连铸机矫直段设计计算22-28
• 2.3.1 多点矫直的设计计算22-25
• 2.3.2 连续矫直的设计计算25-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第3章 连铸坯材料本构模型29-37
• 3.1 弹塑性本构模型29-33
• 3.1.1 弹性与塑性29-30
• 3.1.2 常用弹塑性材料本构模型30-33
• 3.2 蠕变模型33-36
• 3.2.1 蠕变理论34
• 3.2.2 在矫直过程中有关蠕变变形的假设34-35
• 3.2.3 蠕变变形应力应变公式35-36
• 3.3 本章小结36-37
• 第4章 基于弹塑性理论的矫直反力计算37-54
• 4.1 矫直区的工况37-40
• 4.1.1 坯头通过37-38
• 4.1.2 稳态浇注38
• 4.1.3 中间包换包浇注38
• 4.1.4 坯尾通过38
• 4.1.5 连铸矫直区工况的简化38-40
• 4.2 弹塑性条件下多点矫直矫直矫直反力计算40-47
• 4.2.1 基本思路40-41
• 4.2.2 矫直过程弯曲应变41-42
• 4.2.3 铸坯截面的弯曲内力42-44
• 4.2.4 铸坯分区间力学分析44-46
• 4.2.5 联立方程组的解46-47
• 4.3 弹塑性模型的仿真验证47-53
• 4.3.1 计算的前提条件48-49
• 4.3.2 解析结果49
• 4.3.3 仿真结果49-52
• 4.3.4 解析结果和仿真结果对比52
• 4.3.5 结果对比的分析52-53
• 4.4 本章小结53-54
• 第5章 基于粘弹性理论的矫直反力计算54-67
• 5.1 铸坯矫直过程的粘弹性模型54-60
• 5.1.1 铸坯的温度场54-55
• 5.1.2 几何方程55-56
• 5.1.3 物理方程56-57
• 5.1.4 平衡方程57-59
• 5.1.5 计算流程图59-60
• 5.2 有限元模拟及验证60-66
• 5.2.1 计算的前提条件60-63
• 5.2.2 解析计算结果63-64
• 5.2.3 有限元模拟结果64-65
• 5.2.4 解析结果与有限元结果对比65-66
• 5.3 本章小结66-67
• 结论67-68
• 参考文献68-72
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果72-73
• 致谢73

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本文编号：1016053