一种新型连铸机铸钢拉矫辊的热结构受力分析

论文摘要

拉矫辊是连铸生产系统中的重要部件,其主要作用是夹持住钢坯,将钢坯拉出结晶器,并在通过拉矫机时将钢坯矫直。拉矫辊工作时内部通入循环水进行冷却,外表面与红热钢坯紧密接触,又承受着液压缸的压力和拉矫阻力。目前拉矫辊的平均使用寿命只有3～4个月。为提高其使用寿命,本文展开了如下研究:(1)根据连铸机拉矫辊工作条件,进行失效分析,研究拉矫辊的磨损机理、磨损失效的影响因素及改进措施,提出新型拉矫辊的材料设计方案。(2)根据传热学和热弹性力学原理,建立拉矫辊的温度场数学模型,利用Ansys软件计算分析拉矫辊的温度场分布,通过转换分析单元及外应力的加载,进行热应力和外载荷的耦合分析,获得拉矫辊的应力场分布规律;探讨材料热物性参数对拉矫辊温度场、应力场的影响,为拉矫辊选材提供依据。(3)试制新型连铸拉矫辊。(4)对新型拉矫辊材料的硬度和韧性进行测试,综合分析材料的微观组织与材料硬度和韧性之间的关系。在冷水江钢铁有限公司对新型拉矫辊进行的工业生产试验表明:新型拉矫辊抗氧化性能和抗高温粘着性能好,抗热疲劳性能好,在高温下红硬性高,抗蠕变性能好,具有优良的抗磨性能,且具有良好的经济和社会效益,拥有广阔的应用前景。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 简介
• 1.1.1 连续铸造简介
• 1.1.2 拉坯矫直机及拉矫辊简介
• 1.2 磨损概述
• 1.2.1 概述
• 1.2.2 磨损的定义及分类
• 1.2.3 材料的粘着磨损
• 1.2.4 典型的抗磨材料
• 1.3 国内外连铸拉矫辊发展概况
• 1.3.1 国内连铸拉矫辊的发展概况
• 1.3.2 国外连铸拉矫辊的发展概况
• 1.4 课题的研究内容
• 1.5 本章小结
• 第二章 连铸拉矫辊的工作条件及失效分析
• 2.1 连铸拉矫辊的工作条件
• 2.1.1 拉矫辊工作温度的监测与计算
• 2.1.2 拉矫辊的受力分析
• 2.2 连铸拉矫辊的失效分析
• 2.2.1 拉矫辊性能要求及其失效形式
• 2.2.2 拉矫辊的粘着磨损机制
• 2.2.3 拉矫辊磨损失效影响因数及改进措施
• 2.3 本章小结
• 第三章 连铸拉矫辊热应力的计算机分析
• 3.1 ANSYS软件分析基础
• 3.1.1 ANSYS概述
• 3.1.2 ANSYS分析问题步骤
• 3.2 连铸拉矫辊的ANSYS分析实现方法
• 3.2.1 模型简化分析
• 3.2.2 有限元模型的建立及网格划分
• 3.2.3 拉矫辊温度场分析
• 3.2.4 拉矫辊应力场分析
• 3.3 三种耐磨铸钢材料的拉矫辊热力学对比分析
• 3.3.1 三种耐磨铸钢材料的热物性参数及高温性能参数
• 3.3.2 三种耐磨铸钢材料的拉矫辊温度场对比分析
• 3.3.3 三种耐磨铸钢材料的拉矫辊应力场对比分析
• 3.3.4 计算误差分析
• 3.4 拉矫辊材料的优化方向
• 3.4.1 热物性参数对温度应力场的影响
• 3.4.2 拉矫辊材料的优化
• 3.5 本章小结
• 第四章 连铸拉矫辊的材料设计及制备
• 4.1 拉矫辊的成份设计分析
• 4.1.1 抗磨耐热钢分类与特点
• 4.1.2 拉矫辊性能及组织要求
• 4.1.3 合金元素在钢中的作用和影响
• 4.2 抗磨材料研究中存在的矛盾
• 4.3 拉矫辊材料的成份确定及制备
• 4.3.1 合金组元确定
• 4.3.2 成份确定
• 4.3.3 拉矫辊的制备
• 4.4 本章小结
• 第五章 产品测试及生产试验
• 5.1 力学性能测试
• 5.1.1 洛氏硬度试验
• 5.1.2 冲击韧性试验
• 5.2 微观组织分析
• 5.2.1 试验方法
• 5.2.2 金相分析
• 5.3 生产试验
• 5.4 本章小结
• 第六章 全文总结
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间主要研究成果