板坯連鑄結(jié)晶器內(nèi)傳熱與摩擦行為研究.pdf

1、結(jié)晶器是連鑄機的核心部件，完成將鋼液初步凝固成型的任務(wù)。結(jié)晶器與鑄坯之間會發(fā)生復(fù)雜的熱、力行為的作用，結(jié)晶器內(nèi)的傳熱凝固與摩擦潤滑狀態(tài)決定結(jié)晶器的工作狀況，最終決定鑄坯的表面質(zhì)量和連鑄機的生產(chǎn)能力。當(dāng)前結(jié)晶器監(jiān)控技術(shù)的核心是熱學(xué)和力學(xué)行為的在線檢測，其目的是能夠?qū)崟r了解結(jié)晶器與鑄坯間的傳熱、摩擦和潤滑狀況，為實現(xiàn)鑄坯質(zhì)量的在線預(yù)測和調(diào)控提供幫助和支持。因此，分析和掌握結(jié)晶器內(nèi)熱學(xué)和力學(xué)行為的作用機理，開發(fā)和應(yīng)用基于實測數(shù)據(jù)的結(jié)晶器內(nèi)傳熱

2、與摩擦潤滑的計算方法，是順應(yīng)高效連鑄技術(shù)發(fā)展的根本要求。 本文以連鑄結(jié)晶器為研究對象，圍繞著連鑄結(jié)晶器內(nèi)發(fā)生的傳熱和摩擦行為展開工作，著眼于推動和促進結(jié)晶器熱、力行為研究的生產(chǎn)應(yīng)用，歸納總結(jié)以往研究工作的成果與不足，對結(jié)晶器內(nèi)的傳熱凝固和摩擦潤滑行為進行模擬與檢測研究。首先，建立基于實測的板坯連鑄結(jié)晶器傳熱反問題數(shù)學(xué)模型，并對實際工況下的結(jié)晶器傳熱與鑄坯凝固行為進行分析；其次，推導(dǎo)并建立結(jié)晶器-保護渣-鑄坯界面摩擦行為的數(shù)學(xué)模型

3、，對結(jié)晶器內(nèi)的潤滑摩擦行為進行討論；第三，基于液壓振動裝置驅(qū)動的板坯連鑄機，研究和建立結(jié)晶器摩擦力的瞬態(tài)檢測模型，并對摩擦力的檢測結(jié)果進行分析；最后綜合模擬計算與檢測實驗的內(nèi)容，提出結(jié)晶器內(nèi)傳熱與摩擦狀態(tài)聯(lián)合監(jiān)測的應(yīng)用構(gòu)想，并進行初步的設(shè)計與討論。 針對板坯結(jié)晶器熱電偶的排布特點，研究并建立板坯連鑄結(jié)晶器傳熱反問題的數(shù)學(xué)模型。基于實測溫度數(shù)據(jù)，對結(jié)晶器傳熱與鑄坯凝固行為進行了模擬計算，細(xì)致分析了實際工況下結(jié)晶器內(nèi)的熱流和坯殼厚度

4、分布，以及拉速的影響，并對模型的合理性和傳熱計算應(yīng)用的可行性進行了驗證。 依據(jù)摩擦學(xué)的基本原理，利用結(jié)晶器保護渣的界面模型，界定并劃分鑄坯表面不同的接觸和摩擦狀態(tài)，同時引入了混合潤滑理論，建立了詳細(xì)描述結(jié)晶器-保護渣-鑄坯間界面摩擦行為的數(shù)學(xué)模型。利用基于實測的板坯結(jié)晶器傳熱計算結(jié)果，對結(jié)晶器與鑄坯間的液渣膜厚度分布、保護渣的潤滑狀況及界面上摩擦應(yīng)力的變化和影響因素等進行了分析和討論，并由此提出了可用于生產(chǎn)現(xiàn)場的結(jié)晶器保護渣熱態(tài)

5、潤滑摩擦狀態(tài)的檢測方法。 基于液壓振動裝置驅(qū)動的板坯連鑄機，根據(jù)經(jīng)典的受迫振動理論，對結(jié)晶器振動過程中的受力狀況進行分析，確定了結(jié)晶器摩擦力的檢測思路，回歸出空振輸出力的計算模型，并對模型的合理性及參數(shù)的取值規(guī)律進行了討論。根據(jù)結(jié)晶器摩擦力的檢測結(jié)果，對實際生產(chǎn)條件下的摩擦力的瞬態(tài)行為、其相關(guān)參數(shù)的變化、振動方式的影響和摩擦力的異常狀況等進行了分析，結(jié)果表明：正常工況下，瞬態(tài)摩擦力近似隨結(jié)晶器振動速度變化，二者符合較好；漏鋼前，