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在钢铁生产行业中,连铸技术起到关键性作用,连铸技术是将钢水通过一系列冷却装置不断地浇注冷却成设定好的截面形状和规格尺寸铸坯的工艺过程。结晶器作为连铸机中极为重要的部分,其高效平稳地工作将对钢材的生产效率及产品质量提供有效保障。然而,在连铸实际生产过程中,由于受多种因素影响将导致结晶器未能按照理想设定的振动曲线振动进而产生各种异常振动工况,比如结晶器在上下位移方向发生转动,前后方向发生摆动等。这一异常现象将对连铸坯在凝固成形过程中产生不同程度的应力影响,并可使其连铸坯表面形成振痕和裂纹等缺陷。本文以某薄板钢厂生产数据为依据,借助数据处理软件MATLAB和有限元软件ANSYS,分析结晶器振动发生异常时,对铸坯应力的影响,该课题研究可分为以下内容:1.借助位移传感器测取生产现场结晶器上下位移和前后摆动位移数据,通过软件MTALB进行数据后处理。结合处理后数据和工厂所提供结晶器图纸以及传感器安装相对位置,对结晶器振动异常的不同工况进行运动学分析,建立结晶器运动方程式。2.鉴于结晶器内铸坯温度复杂,且其力学性能受高温影响,需获取铸坯在结晶器内传热过程中温度变化。利用有限元软件ANSYS建立铸坯的二维非稳态传热模型,并基于节点温度向下逐层传递的传热特点,通过ANSYS命令流APDL技术将铸坯二维非稳态温度场转变为三维稳态温度场,并作为体载荷施加,建立三维力学模型。3.对于处于结晶器振动不同工况下的连铸坯,将结晶器的运动作为对连铸坯的相对约束进行施加,借助ANSYS对连铸坯三维弹塑性力学模型进行不同工况下运动模拟,分析连铸坯应力分布情况。根据现场数据及仿真结果表明:结晶器上下位移转动工况下,结晶器对连铸坯产生了挤压效果,连铸坯窄面底部表层区域受力较大,受结晶器相对位移和转动影响,随相对转动角位移增大而增大;结晶器前后方向摆动工况分为三角形,梯形,多峰谷三种摆动波形,三角形、多峰谷工况应力所受应力较大(最大值约120MPa),主要集中于宽面距离弯月面0.6~0.7m处,在实际连铸现场过程中,应尽可能减少出现三角形摆动及多波峰谷形摆动。本文在考虑材料热物性参数影响的基础上,提出结晶器异常振动过程中铸坯应力场模拟的模拟方法,获得了直观的仿真结果。为探究连铸坯表面质量问题提出理论参考依据。