异型坯连铸机拉矫阻力计算

V01．22 No．2 April 2005 安 徽 工 业 大 学 学 报 J．of Anhui University of Technology 文章编号：1671-7872(2005)02-0124-03 第 22卷 第 2期 2005年 4月 异型坯连铸机拉矫阻力计算 伍 毅。王启平 (安徽工业大学 机械学院，安徽 马鞍山 243002) 摘要：讨论了异型坯连铸机拉坯阻力的计算，将异型坯视为两个板坯的组合，重点是依据金属的弹性及高温蠕变特性，计算 了二冷段凝固坯壳的鼓肚值及支承辊矫平坯壳鼓肚的阻力、拉矫辊与铸坯间的滚动摩擦阻力，计算结果与实际情况相吻合。 关键词：连铸；异型坯连铸机；拉坯阻力 中图分类号 ：TF777 文献标识码：A C alculating of Withdrawal Resistance of Beam Blank C aster WU Yi．WANG Qi-ping (School of Mechanical Engineering，Anhui University of Technology，Ma anshan 243002，China) Abstract：The calculating method ofwithdrawal resistance ofbeam blank caster is propose4 Th e beam blank is regarded as two slaba Based on the elastic and creep properties of steel at casting temperature,the withdrawal resistance caused by levelingbulgingandroilingfrictionofwithdrawalroilsandhotsteelisdiscussed．Th eresultissatisfactory． Key words：continuous casting；beam black caster；withdrawal resistance 引 言 某炼钢厂引进 1台异型坯连铸机，具有 20世纪90年代末世界先进水平，但投产半年后在生产大规格铸坯(450× 750x 120)时，常出现铸坯不走或电流过大的问，由于相关资料较少，所以要解决f 匮，必须 毹r【的姗 力计算人 手。 拉坯阻力是连铸机的一个重要力能，是确定拉矫机 电机功率、压下液压缸大小及机架强度的主要依据，因此正 确计算拉坯阻力具有十分重要的意义。图 1为大规格铸坯 的断面及支承辊布置图。 1拉坯阻力 F∑的组成 拉坯阻力是连铸过程中阻碍铸坯运行的各种阻力之和【”。 主要由以下几部分组成：铸坯在结晶器内的阻力 、铸坯在 一 · n ／ 、 j 一 j J 56．6 7l_8 图 1大规格铸坯的断面及支承辊布置图 二冷段内的阻力 、矫直铸坯的阻力 和其它阻力 。只有当拉矫机提供的拉坯力大于拉坯阻力和铸坯自 重下滑力的合力 时，铸坯才能被顺利拉出，即：F拉≥ = + + + (1) 1．1 铸坯在结晶器内的阻力 F。 结晶器内的铸坯阻力与许多因素有关IⅫ，例如，铸坯与结晶器表面间的润滑状况，保护渣的类型与参数， 结晶器的倒锥度以及结晶器与二冷段的相对位置是否正确等。正常浇注时，铸坯与结晶器内壁相对滑动，其 阻力表现为铸坯与结晶器内壁间的摩擦阻力，计算公式为： = (2) 收稿日期：20o4—08—25 基金项目：安徽省教育厅自然科学基金(2004kj025) 作者简介：伍毅(1965一)，男，安徽枞阳人，安徽工业大学机械工程学院副教授，硕士。 维普资讯 http://www.cqvip.com 第 2期 伍 毅等：异型坯连铸机拉矫阻力计算 125 式中： 钢水的密度，p=7．8×10 kg／m ；g_-重力加速度，g=9．8 m／s ；L一结晶器周边长度，m；ho一结晶器 有效长度，m； 一结晶器与铸坯之间的摩擦系数。 1．2 铸坯在二冷段内的阻力 F 根据异型铸坯形状的特殊性，可将其视为宽度分别是 450，750 mm的板坯分别加以计算，然后对结果进 行叠加。 铸坯在二冷段的阻力由两部分组成：支承辊矫平坯壳鼓肚阻力 ．；支承辊在铸坯上的滚动阻力和支承辊 轴承转动阻力 。 如图2所示，鼓肚变形可近似看作两端固定梁，载荷均匀 ， 4 分布，由材料力学知：)，。 (最大变形量) 32E,5 考虑到铸坯的高温蠕变及宽度影响 ， + 3 (3) 32E,5i 32E~Si 图2 两端 固定梁受均布载荷的弹性变形 式中：￡ —铸坯的辊间滞留时间 (￡ = )；E厂一等价弹性模量 (E： (T s- !lO 0)×10 MPa)； 一坯壳的平均温度 (T~--(Ts+T, )／2)； 一钢水凝固温度； 。厂坯壳的表面温度；0 铸 坯的形状系数； 状系数的修正系数。 对于异型坯可参考一般板坯的情况，取 仅．11：1，则：)，。 4 ( 4) 32E,5 矫直鼓肚变形要克服的阻力： = 、／等 式中： 肚力；D厂第 辊子直径。 如： (6) ／9'i 式中： 一支承辊轴承的摩擦系数；片一各支承辊所承受 的压力；d广支承辊轴承的内外径平均直径；D厂第辊子 直径。 1．3 铸坯的矫直阻力 凡 图 3为拉矫机布置图。 (5) ～ #l #2 #3 #4 #5 #6 #7 图 3 拉矫机布置图 矫直铸坯的弯矩I6,71： Ms=crsxS (7) 式中：Js—铸坯的塑性断面系数，对于固相矫直，Js=0 ； 广铸坯在矫直温度下(900℃)的屈服应力， MPa。 矫直铸坯的阻力由两部分组成：支承辊与铸坯间和支承辊轴承内的摩擦阻力 ．；矫直变形阻力 如。 ( J l= (8) 式中：n—矫直区矫直辊个数； ～第 i辊的压力； 支承辊与铸坯间的滚动摩擦系数；其余符号同前。 特别指出 是 的函数，由于异型坯形状的特殊性，接触弧上的平均单位压力P 较大，不能将 视为一 个固定值，下面讨论滚动摩擦系数．厂的计算。 铸坯在矫直时的表面温度约为 850℃，且其翼缘的有效接触宽度较小，所以不能忽略铸坯塑性变形的影 响，可以参考热轧铸坯的阻力矩计算方法来确定实际的滚动摩擦系数。 接触弧上的平均单位压力p m[sJ为： pm=n"oK (9) 式中： 一考虑摩擦对应力状态的影响系数； 一材料在静压缩时的变形阻力， =(14—0．01t)×(1．4切(c)+ 维普资讯 http://www.cqvip.com 126 安徽 工 业 大 学学 报 2005年 w(Mn)+0．3w(Cr))×9．8 MPa；卜一材料温度，。【=； (C)—C的质量分数，％； (Mn)--Mn的质量分数，％； (Cr)一Cr 的质量分数，％。 则变形阻力矩尬= × =岳-× ，所以滚动摩擦系数 =妥．。 二 二 根据能量守恒原理，外力克服阻力 所做功等于铸坯的塑性变形能，单位长度铸坯的变形能 △ =Ms× △ ，而外力所做功 A = ×AL，由于 AL=R0×A ，所 以 =Ms／R0 f10) 因此铸坯的矫直阻力 ∑ = ，+ z=上 _ _ +鲁 (11) 1．4 其它阻力 包括火焰切割机的运行阻力 ，和直线段铸坯的运行阻力 。火焰切割机的运行阻力为： I=／zG (12) 式中：G-火焰切割机的重量； 一火焰切割机的运行阻力系数。 直线段铸坯的运行阻力 F,2为： F,2：G， (13) 上， 式中：G．一直线段铸坯的重量； 一辊道与铸坯的滚动摩擦系数； 一辊道轴承的摩擦系数；嗍 道辊身直 径； —辊道轴承内外圆平均直径。 1．5 铸坯 自重下滑力 ∑ z cos 一2,4 l~ysin +辜) 铸坯自重下滑力 是帮助拉坯的，可按式计算： =三_三 ———— ———— (14) 上，i 式中 —铸坯的截面积； 坯的比重；卜 第 一1～i辊之间的铸坯长度。 2 计算结果 已知该铸机外弧半径 R。=10 m，3点固相矫 直，矫直半径为 15，30 m和 ∞m，浇注温度 1548 oC，浇注材料为低碳钢，铸坯的凝固系数 K=26 mm／min~-~，分别求出两种浇注速度下的 表 1 各项阻力的计算结果 Vl(rrdmin) F1／N FyN F3／N F4／N F N F￡烈 0．80 18 900 270 500 569 900 5 000 l16O0o 748 30o 0．65 18 900 128 100 569 900 5 000 l16O0o 606Oo0 拉坯阻力，即 ，=O．65 m／min，V2=O．80 m／min。各项阻力计算结果见表 1。 3 结 论 计算表明：异型坯的拉坯阻力随着浇注速度的提高而增大，这与实际情况相符，其原因是随着浇注速度的 提高支承辊矫平坯壳鼓肚阻力增大。 由于异 的犒 别 情况，支承蒲 乔平坯 j豉肚阳力在整能 坯阳力中所占比仍 女 的，这与杨 Ejl翳剞 同。 铸坯的矫l苜姐力在 坐渤 中起 作用，异型『坯的矫蕾] L力如此之大堤 }扫 中 ’；勋口以角铁咱9迫切 问题。 参考文献： [1]1俞刚强，潘毓淳．板坯连铸机拉坯阻力的计算方法 北京科技大学学报，1994，16($2)：61—66 【2]潘毓淳．炼钢设备【M】．北京：冶金工业出版社，1992． 【3】罗振才．冶金机械设计方法【M】．北京：冶金工业出版社，1993． [4]刘名延．板坯连铸机设计与计算【M]．北京：机械工业出版社，1990． [5]5熊毅刚．板坯连铸[M】．北京：冶金工业出版社，1994． [6】干勇，仇圣桃，萧泽强．连续铸钢过程数学物模拟[M】．北京：冶金工业出版社，2001． 【7]陈家祥．连续铸钢手册[M】．北京：冶金工业出版社，1991． 【8]8邹家祥．冶金机械设计理论[M】．北京：冶金工业出版社，1997． 维普资讯 http://www.cqvip.com