河钢集团承钢公司板带事业部连铸作业区河北省承德市067000
摘要：基于大型板坯连铸结晶器铜的热电偶测量温度数据的分析,获得了铜板温度场分布的基本规律,考虑到钢液,铸造、铜盘、和接触介质的物理参数随温度变化的前提下依靠有限元软件ANSYS模铜盘耦合温度场的动态模拟,应力场与铜在三排热电偶高度上的温度分布及应力应变耦合规律，研究结果为了解铜板的应力/变形状态及铸件缺陷分析提供了良好的数据参考。
关键词：结晶器；铜板；热电偶；热机耦合应力；仿真
1前言
在连铸过程中，钢水经放热凝固后与铜板表面接触，凝固过程随壳体与铜板接触状态的变化而变化。随着坯壳向下移动，坯壳与铜板之间的气隙逐渐形成，大大降低了结晶器的传热能力。气隙的分布直接关系到铜板的工作形态，因为气隙的分布影响热阻，热阻又影响铜板表面的热流，进而影响铜板的应力状态和变形。为了提高铸坯的质量和铸机的效率，有必要对铜板不同部位热-机械耦合的应力和应变状态进行研究。因此,本文基于铜热电偶的测量数据的大板模具、铜盘的耦合应力和变形的模具在炼钢厂板坯连铸机采用有限元模拟和分析方法,以便对铸件生产提供了理论依据。
2实际浇注参数
2.1浇注工况参数
实际浇注参数如下:钢为普通中碳钢；中间包平均温度1545；连续浇注时间:90分钟；板坯截面尺寸分别为218mm和2100mm。拉速1.1m/min；热电偶信号采集周期为1秒；固定侧和活动侧宽铜板厚度38.2mm；在窄边的东面和西面有36块铜板0.8毫米厚。
2.2热电偶数据分析
这个数据是连铸温度数据。为了研究铜板稳态温度场的比电平，必须取热电偶数据趋于稳定时的温度值。当铸件截面宽度为2100mm时，宽侧铜板上的热电偶均为热覆盖区，可作为铜板温度场分析的参考。连铸机参数:2台二机二流直弧多点弯曲多点矫直板坯连铸机，铸坯厚度200mm，预留180mm。坯料宽度900-1650mm，共11个扇形截面，1-7个弯曲矫直截面，8-11个水平截面。西中所机组冶金段设计年生产能力300万吨，设计拉拔速度0.9-1.25m/min。该数据充分展示了铜板背面的温度分布规律和水平，为后续的温度场分析提供了很好的参考。通过数据的分析,提取,可以得到稳定的铸造条件(40分钟起始时间)的铜的三层安装热电偶温度曲线,图2显示了长边铜稳态浇注温度分布:铜板温度铸造,温度水平逐渐降低,尤其是温度下降最快的边缘；长边铜板的1/4段温度最高，1/2段温度稍低，角落温度最低，这是二维冷却的结果。长边铜板第一排热电偶的温度水平基本保持在170摄氏度，第二排保持在155摄氏度，第三排保持在145摄氏度。
3二维模型仿真分析
这摄氏度分析采用二维解剖模型，以时间为动态为标准，进行铁水+铜板+冷水数的综合动态模拟分析。关于结晶的热传导计算，本文对实际生产仔细考虑了各项影响因素。也就是说，铸造半成品的坚硬厚度、钢液的温度分布等根据温度变化而变化的热机的物理性能。铜板与砖板之间接触的介质(包括渣滓与气孔)具有随时间变化的导热系数分布。结晶器铜板及覆膜受温度变化带来的热物理性能的影响。
3.1热分析模型的开发
根据结晶器的结构特点，建立四分之一的对称解剖模型，就可以满足要求了。为了保证真实性，建设模式必须考虑以下因素:铁水和铜板之间的接触介质。
3.2模具性能参数的确定
铸钢材料的性能系数主要有以下几类:弹性系数，普松比，热传导，比热，热膨胀系数和潜热。
(1)弹性系数。晶体内部铁水的温度基本保持在900摄氏度以上，能选择900-1441摄氏度之间的公式(一成不变的限制)。取1514-1600号(模型中最高温度水平)的微小数，确保液态钢水不对外力产生抵抗作用，它的动力来源于铁水重力。
(2)热传导系数。砖皮的形成和铁水的温度变化分别考虑0~1441摄氏度(固定界限)和1441摄氏度(构思线)~1514号水压，1600号水压(液态限)测试导热系数。
(3)密度。不同温度的铁水密度表现为一定的规律性波动，在两个区域的1441-1514千克中，密度可以通过两个区域不同成分的密度比例来确定。
(4)热膨胀系数。降水的热膨胀系数和降水的密度一一对应，降水的密度降低，是降水的热膨胀系数存在的结果。根据钢水密度分布规律，可以逐渐确定降水的热膨胀系数
3.3边界条件的确定
利用二维模型，在实体机中铸造的半成品由万面高的切面逐渐向挤压方向移动的过程，必须利用时间函数来实现。由于铜板和半成品截面的材质，几何形状以及后面冷却水的冷却能力在结晶体的高度没有变化，模具和铜板之间介质(气孔和残留物膜)的热电阻值及分布规律都不能用实际测定来确定，所以防护条件是:
注浇(1)减少硬币背面的瞬间度电热偶的温根据确定值截断面坯铅等即可带领的过程中，如果金额弯起“固定5运动档自动变速器。三是当s时前排热辩模型中，应挂铜板背面温度分布的实测前排热辩体主角一致，也是由第二行和第三行才完全一致，调整的对象是铜板与反省物外壳之间接触得较多的传热系数水平和分布规律；
(2)中包钢的温度及铜板的早期温度。
(3)冷却水的动态系数表，即冷却系数，随时间的推移保持一定的制冷作用。
(4)按结晶体的宽面锥子的刻度，按长度，短边的铜板截面计算的时间，设定刚性水平移动，移动方向都是基石。这样，经过多摄氏度试验调整，就可以得到与实际晶体内砖头皮下移动过程相一致的温度变化规律和热交换规律。要接近实际的动态温度场，根据这个温度场，可以进一步对模型进行结合应力计算。
3.4长边铜板第一排热电偶处的温度
最多达260多摄氏度，分布在铜板和扁甲的表层。x方向温度分布出现波形，是局部制冷能力不平衡的结果，主峰的温差基本上是5~8倍。长的铜板一部分最低的有170摄氏度，短边的铜板表面温度较低，最高为212摄氏度，短边的铜板热带雨林附近温度最高。
3.5结合应力分析结果
(1)第一行热带雨林的铜版应力水平最高达263mpa，铜版对290mpa的屈服应力极为相似，铜版应力过高，可引起变形。板块的高应力主要分布在长边铜板背面冷刻水槽的槽道，这是因为热交换密度大。
(2)长边铜板，背部板的接触面，以0等分的移动标准，在与砖皮接触的部位的板面膨胀变形，水箱稀疏处可达0.07。在热带雨林和与后面板连接的螺栓孔附近，冷却水槽稀疏，热形变比其他部位要少。由于高度在01毫米左右，所以出现了绝热部分的变形山峰。与柱石边缘接触的铜板的变形量为0。只有03mm。
(3)短小的变动版的全部结合体比长的变动版小；从短边铜板的尾端开始，减少铜板表面的变形量在铜版中央的热带雨林附近，其变形量为0。以046毫米创下了最高值。
参考文献
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