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连铸辊是板坯连铸机的重要组成部件之一,在连铸机的工作中起着至关重要的作用。它的工作条件十分恶劣,处在高温、潮湿、蒸汽的工作环境中,加上氧化铁皮和保护渣皮等物质的侵蚀,这些因素给连铸辊的使用寿命带来了极为不利的影响。在这种环境下任何材料均难以抗拒裂纹的产生,如果不及时修复维护就会导致连铸辊严重磨损甚至断裂失效,直接影响连铸机的生产作业率,造成生产的损失;如果辊面磨损量过大,还会对连铸坯质量造成不良的影响。
梅钢炼钢厂1号连铸机是从意大利引进的二手设备,1998年投产以来,随着使用时间的延长,出现断辊的频次在逐年增加。在这种情况下,就迫切需要分析失效原因,对在役使用的连铸辊的质量进行评估,以及对其使用寿命进行预测,判断现有连铸辊是否满足生产的要求,是否要补充新的连铸辊以满足生产的需要。如果大批量的报废现役连铸辊,可能使质量较好的辊子也报废掉,造成生产成本的增加和生产资源的浪费。本课题通过对连铸辊材质的试件进行疲劳试验,得到连铸辊的疲劳极限;利用热力学原理计算出连铸辊外表面的温度分布;利用ANSYS软件分析得到连铸辊的温度场和应力场;并且应用现代强度理论对连铸辊的裂纹形成寿命和裂纹扩展寿命进行了估算。计算结果基本符合梅钢炼钢厂1号连铸机连铸辊的工作情况。
总体而言,通过进行连铸辊寿命评估,可以对现有的连铸辊的使用寿命进行预测,判断继续使用的可行性。为下一步继续修复使用还是更新提供可靠的依据,为连铸辊管理的科学决策提供参考,减少不必要的损失和降低因连铸辊异常断裂造成的停机事故和降低检修成本都具有重要的意义。