板坯连铸扇形段铸辊热—力行为研究

蒋昭阳 戴静 李丽丽 邢薇

【摘 要】连铸生产过程中，铸辊温度场非均匀周期性变化是产生热应力、变形的主要因素，运用ANSYS有限元模拟软件对铸辊进行了弹塑性热力耦合有限元模拟，分析了水平段铸辊的温度场、应力场及铸辊裂纹的产生发展。分析得出，铸辊工作100min后，铸辊温度达到平衡，横截面呈现出“动态热负荷区”、“静态热负荷区”。铸辊表面各点的温度、应力值随铸辊的旋转而周期性变化，其表面最高温度为484.1℃，最大等效应力为131MPa。

【关键字】铸辊 热-力耦合 温度场 热应力

近年来，高效连铸技术、低过热度的浇铸技术和近终成型浇铸等技术得到快速发展，连铸过程中优化铸坯凝固过程的控制凸显重要。特别是二冷水的喷淋状况，铸辊的布置等参数的控制。铸辊在铸坯的凝固过程中起支撑、导向、矫直作用。在空冷段，铸辊继续驱使铸坯前进，同时也起到冷却的作用。采用红外热成像仪可以对铸坯及铸辊表面进行连续测温，基于红外热成像测温所建立起来的三维铸辊模型，可计算得到不同工艺条件下的铸辊温度。

1 模型建立

本文采用了ANSYS自带的APDL语言进行二次开发编写了计算程序。按照现场铸辊的实际数据，取整个铸辊为研究对象，综合考虑铸辊尺寸、计算精度，建立了如图1所示模型。模型节点总数为44160，单元数为40500。

2 模拟结果及讨论

水平段铸辊位于二冷区末端，此处铸坯主要靠自身辐射散热，考虑到凝固潜热的释放，故此处喷嘴主要用来冷却铸坯。……