连铸机弯曲段机械应力和热变形分析

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1、硕士学位论文连铸机弯曲段机械应力和热变形分析作者：潘高伟指导教师：尹晓春教授南京理工大学2013年12月Eng．M．DissertationCasterCurvedSectionofMechanicalStressandThermalDeformationAnalysisPanGaoweiSupervisedbyn‘够砌XiaochunNanjingUniversityofScience&TechnologyDec，2014声明尸明本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果，尽我所知，在本学位论文中，除了加以标注和致谢的部分外，不包含其他人已经

2、发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得任何教育机构的学位或学历而使用过的材料。与我一同工作的同事对本学位论文做出的贡献均己在论文中作了明确的说明。研究生签名：主鲞高＆印7悔多月沙日学位论文使用授权声明南京理工大学有权保存本学位论文的电子和纸质文档，可以借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容，可以向有关部门或机构送交并授权其保存、借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容。对于保密论文，按保密的有关规定和程序处理。研究生签名：左罐扯沙z悔3月纱日硕士论文连铸机弯曲段机械应力和热变形分析摘要钢坯连续铸造技术作为我国钢铁行业引进的主要技术之一，为我

3、国钢铁产业的突飞猛进提供了保障。在钢坯的连铸生产过程中，钢坯经振荡结晶器形成初始坯壳后，首先在连铸机弯曲段通过拉矫辊进行初步固定成型，同时进行初次冷却和二次冷却。经过连铸机弯曲段坯壳生长加厚的钢坯最后被牵引至连铸机直线段，完成后续钢坯的成型和切割。连铸机弯曲段作为连铸机中的“机头”，其工作环境恶劣，同时受到复杂的机械载荷和温度载荷的作用，在使用过程中容易产生变形，对钢坯的生产质量影响明显，有可能导致坯壳破裂损伤，甚至发生漏钢等恶性事故。连铸机弯曲段结构的优化设计和合理制造是亟待解决的一项关键技术，其中，三维机械与温度应力场和变形场的精确分析是该

4、关键技术的重要基础。本文针对上海梅山钢铁股份有限公司2撑连铸机弯曲段，进行了整体结构的力学建模，根据连铸机的实际生产工况、考虑拉矫机械载荷和钢坯热辐射与冷却水作用形成的温度载荷，采用三维非线性有限元方法，分析得到了连铸机弯曲段的热机耦合应力场和变形场。采用Pro／E软件对复杂的弯曲段结构进行全尺寸实体建模，采用HyperMesh软件进行网格划分，采用ANSYS软件进行热．机耦合应力场和变形场的计算分析。有限元模型包括主机架、拉矫辊、筋板、轴承、耳轴座、香蕉座等主体部件和辅助支撑构件。在计算分析过程中，考虑了连铸机弯曲段的真实传力方式和各零部件之

5、间的相互接触关系，拉矫力，重力载荷，钢坯热辐射，接触构件间的热传导和冷却水的冷却效果。为了考虑机械载荷和温度载荷的耦合作用效果，计算了连铸机弯曲段的温度场，再将热效应作为“体载荷”施加到有限元模型上，最后完成了整体结构的热．机耦合应力场和变形场的耦合计算分析。本文建立的连铸机弯曲段三维非线性有限元模型，可以充分考虑实际生产工况和热．机耦合效应，以及零部件之间的相互接触关系，为合理准确分析连铸机弯曲段的热．机耦合应力和变形奠定了基础。通过对2撑连铸机弯曲段的热．机耦合应力和变形的计算分析，验证了2拌连铸机弯曲段耳轴座高应力区的存在，与现场实际使用

6、中耳轴座经常发生变形压溃等损坏现象相符合，为2撑连铸机弯曲段改进设计和局部加固提供了计算依据。关键词：弯曲段；有限元分析；应力：变形；热．机耦合Abstracts硕士论文BilletcontinuouscastingtechnologyasoneofthekeytechnologiesintroducedinChina’Ssteelindustry，therapiddevelopmentofChina’Ssteelindustryhasprovidedaguarantee．Afterthecontinuouscastingbilletprodu

7、ctionprocess，thebilletmoldformedbytheoscillatinginitialsolidifiedshell，thefirstcurvedsectionatthecasterinitialstraighteningrollerbypullingafixedshape，whilefortheinitialcoolingandsecondarycooling．Aftercastingmachinecurvedsectionshellgrowthisfinallypullingthickslabcasterlinese

8、gmenttocompletethefollow-upbilletformingandcutting．CasterCastercurvedsectio