机械制造及其自动化-外文翻译

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1、板的宽度和厚度在连铸扩张时产生的影响Jian-xunFu1,2),Jing-sheLi1),andHuiZhang2)1）中国，北京100083，北京科技大学冶金和生态工程学院.2）中国，北京100081，国家连铸技术研究工程中心，中央钢铁研究所（接收于2009年12月27日，修订于2010年1月20日，接受于2010年2月5日）.摘要：基于二次开发商业软件MSC.Marc，一种三维粘弹性塑料热机械应力模拟耦合的有限元素模型被提出。为了研究在第二冷区中板坯的拓宽，我们进行了数据仿真演算。在板坯拓宽中，

2、板坯的宽度和厚度的影响因素也被考虑在内。研究结果表明,宽度扩大是显而易见的,并且最终的扩大比例是随着板坯宽度的增加而增加的。这个结论和在实际操作过程中产生的数据是相符的。而当板坯厚度增加时，最终的板坯扩张却没有明显的增加。关键词：连铸；板坯；扩宽；有限元素模型。1.引言在连铸板坯扩张中，板的宽度被扩张以至于它超出了模具已成了一种现象。在连铸过程的二次冷却中，温度骤降会引起板的收缩。然而事实却是，有时板的宽度甚至比相应模具的入口尺寸还要大。这说明，在板的扩张中还有另一个影响因素。板坯宽度的变化是收缩和扩

3、张之间竞争的结果。板坯拓宽对于精确控制板的尺寸是有害的，对于下面的演算过程会带来一系列的负面影响。到目前为止，关于精确控制铸板尺寸的研究主要集中于铸造侧胀形【1-4】的现象上。最近，Siyasiyaetal.[5]研究了在冶金中边胀形变形的影响参数。Cuietal.[6]和Chenetal.[7]分析了在冶金中边胀形变形降低柔软度的影响。对于计算方法，Grilletal.[8]创建了二维有限元素模型，Barberetal.[9]研究了弹性变形和微变机理对于板变形的影响，Okamuraetal.[10]

4、则分析研究了在二次冷却中板的变形。然而关于板的拓展却有较少的研究报告。在板的拓展中，板的宽度和厚度的影响在本文中通过数值模拟进行了研究，其中所得结果可以通过MaSteel有限公司2号连铸机的实验数据进行验证。1.有限元素模型2.1.演算模型12建立一个关于连铸中二次冷却区的模拟数值的三维模型是非常复杂的。为了简化问题，我们做了如下假设。（1）忽略板的弯曲平直的影响，把板作为一个线性对象。（2）对板的仿真、时间、空间、钢材的特点、温度的作用是连续的，忽略板的变形中最初的机械环境的影响。连铸机在二次冷却区

5、分为几个阶段进行。（3）连铸机和板的热传递和机械作用是对称的，因此以1/4的底板和辊的一面进行计算分析是合理的。（4）板是变形的，辊是僵硬的，它们之间的差距是灵活的。所以辊也被作为计算边界。在这些假设条件的基础上，对整个耦合模型单畴二次冷却区分为6个独立的子模型进行计算分析。把二次冷却区的15段分成六个组。第5组2段每个组中的与其他5段都纳入最后一组完全固化的板坯。2米板是采取模拟,经过辊给板一定的速度。模拟从第一个连铸机组到最后一个持续进行，前一个连铸机组的演算结果作为初始数据进入下一个机组。根据板

6、在宽度方向的对称性，板的一半在工作中实际上是被模拟的，在平面上通过一个给定的速度向前移动。钢水的静压力作为一种力学边界条件，边界被应用于板的固化前，被解释为零强度温度(ZST强度)的位置考虑诱导凝固偏析和固体分数（fs）的影响，温度的单位是，财政司司长就等于0.8[11]，它作为凝固ZST地方财政司司长≥0.8。在这里，T80是固态和液态的临界温度（T80=ZST）。静压力作用于温度高于T80的单位。传递和接触的边界条件也被应用到模型。Eight-node等参元素被用来做几何的离散化计算领域模型。板坯

7、的元素数量是4500,节点数目是5250。图1显示方案的第三局和第六组连铸机。12图1.有限元素模型的第三局(a)和(b)组第六组连铸机。2.2.本构方程决定精确分析铸板压力模型的关键因素包含于板的本构方程中。这些因素是传热、机械载荷、应力松驰、塑性应变，它们都是依赖于时间的。因此，是随时间变化的本构方程是：(1)总的应变比涉及弹性应变比、塑性应变比，温度应变比非弹性应变比组成独立于时间的塑性应变和依赖于时间的蠕变变形的贡献。为了合理模拟铸板在连铸中的行为，用于表示非弹性应变，广义的本构方程被称作最后

8、模型：(2)代表目前的应力状态,代表弹性变化代表温度为了得到钢在不同温度和应变比率条件下的压力，使用了塑性变形随时间变化的本构方程：12在的等效的塑料应变比率，变形，气体常量，等效的应力，强度因子，激活能量等效的塑料应变，应变硬化指数、和、和是常量。,碳钢时塑料，应变硬化观察到。可能的应变硬化系数索取以下公式：这项工作，在用户程序中包括应变硬化，硕士弹塑性模型中系数。马克描述的连铸板坯高下的粘弹塑性温度。2.3.模拟参数模拟的所有参数为马钢集团的2号连铸