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一种新型连铸机铸钢拉矫辊的热结构受力分析

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第一章 绪论

1.1简介

1.1.1连续铸造简介

1.2.2拉矫机及拉矫辊简介

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

攻读研究生期间主要研究成果

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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。

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