薄板坯連鑄中連續(xù)矯直技術(shù)的應(yīng)用及計算

于燕

摘 要：在我國的薄板坯連鑄的過程中，連續(xù)矯直技術(shù)得到了非常廣泛的應(yīng)用，同時在薄板坯連鑄中取得了非常好的應(yīng)用效果。本文主要針對連續(xù)矯直技術(shù)的基本算法進行闡述，通過闡述對矯直力進行判斷和分析。在計算的過程中對比幾種算法的區(qū)別。通過本文的介紹能夠在薄板坯連鑄過程中提供更加細化的計算數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞：薄板坯連鑄；連續(xù)矯直技術(shù)；應(yīng)用計算；矯直力

中圖分類號：TF77 文獻標志碼：A

0 前言

在我國的薄板坯連鑄的過程中，為了有效的降低矯直后鑄坯的裂紋系數(shù)，同時提升鑄坯的生產(chǎn)內(nèi)部質(zhì)量。因此在薄板坯連鑄的時候，很多的板坯連鑄設(shè)備都對連續(xù)矯直技術(shù)進行了應(yīng)用。通過應(yīng)用效果來進行分析，很多連鑄機在應(yīng)用這一技術(shù)上都取得了非常好的實際效果。要想在薄板坯連鑄的過程中更好的對薄板坯連鑄機進行設(shè)計研發(fā)，我們就要從連續(xù)矯直的相關(guān)技術(shù)以及理論上進行分析和深化，這樣才能夠很好的領(lǐng)悟到連續(xù)矯直技術(shù)的根本問題，才能夠有效地處理在這一過程中矯直力對于生產(chǎn)以及設(shè)計的干擾。

1 在連續(xù)矯直技術(shù)應(yīng)用過程中連續(xù)矯直相關(guān)理論的具體分析

根據(jù)連續(xù)矯直技術(shù)的相關(guān)原理，我們可以得出，連續(xù)矯直技術(shù)的主要特點在于矯直區(qū)域可以沿著給定的一條連續(xù)矯直曲線進行輥子方向的布置，這樣能夠讓上輥和下輥之間的縫隙存在壓力。在位置傳感裝置的有效作用下，能夠在一定范圍內(nèi)保持常量不變，這就是我們想要的連續(xù)矯直較為理想的通道。鑄坯能夠通過相應(yīng)的曲線連續(xù)并且均勻的進行轉(zhuǎn)變，直到變成0為止。通常情況下，矯直點有4個點位的支撐，這樣就能夠有效的保障在中間兩個點位之間承受的外力為一個恒定的數(shù)值，我們稱之為恒定矯直力矩。同時在連續(xù)矯直技術(shù)應(yīng)用的過程中，相應(yīng)的變化量也是在一個較為均勻的內(nèi)進行變化，我們可以認為變化量為一個常數(shù)，這樣就會得出矯直區(qū)域內(nèi)的矯直力產(chǎn)生的相應(yīng)剪力忽略不計。我們在進行連續(xù)矯直技術(shù)應(yīng)用計算的過程中需要進行兩個假設(shè)，首先是要假設(shè)，矯直的溫度是鑄坯部件需要的理想塑性溫度，其次是我們要保障每一個部件橫斷面上的纖維長度不受外界影響。

1.1 連續(xù)矯直技術(shù)中應(yīng)變以及應(yīng)變速率的具體分析

我們從圖1所示的位置可以看出，在B點的位置為矯直的起點，C點的位置為矯直的終點。我們可以將BC兩點之間的弧段長度設(shè)為a，在這一弧段長度的范圍內(nèi)，鑄坯應(yīng)力的固定變化我們指的是在整體鑄坯范圍內(nèi)的變化。

ε=ε（h ×a） （1）

上述公式中的ε指的是鑄坯部件的 應(yīng)變力；h指的是鑄坯部件內(nèi)部 任何一點的橫向距離同中心軸之間的距離；a為BC兩點之間的弧長。我們根據(jù)這一公式能夠得出矯直需要時間t同BC兩點弧長a之間的關(guān)系公式：

a=L 0 -Vt （2）

上式中的L0為任意一點的弧長，可以看做是BC兩點之間的弧長，V為鑄坯過程中的拉坯速率。根據(jù)上面的公式我們可以看出在V拉坯速率保持一定的基礎(chǔ)上，弧長a的導(dǎo)數(shù)是一個定值，我們可以當做一個常數(shù)來進行計算應(yīng)用。

（3）

對弧長a進行積分計算可以得出：

ε=C·a +f （h） （4）

上式中的f（h）是一個h數(shù)值任意計算函數(shù)，常數(shù)C和f （h）之間的計算數(shù)值是由連續(xù)矯直應(yīng)用過程中邊界數(shù)值條件進行確定的。

根據(jù)圖1中B的位置來進行分析計算，B點的矯直應(yīng)力變率發(fā)生變化的臨界條件為：

a =L 0 ； ε=ε0（h） （5）

將公式（2） 帶入公式（5） 中，我們可以得出：

（6）

根據(jù)是上述的6個公式我們可以得出，在沒有假設(shè)的前提下，6個計算公式都不能夠有效成立。因此在微觀學的角度來分析，BC兩點之間的矯直力應(yīng)變是一個存在微小變化的數(shù)值，并不是一個常量，但是我們在計算的過程中要按照常量來進行假設(shè)計算，通過計算的數(shù)值來進行反推，指導(dǎo)找到我們認為合適并且合理的矯直應(yīng)變力以及矯直應(yīng)變量為止。

通過上述的計算公式我們可以得出，連續(xù)矯直技術(shù)應(yīng)用計算的過程中，矯直應(yīng)變的速率同矯直拉坯的速度存在正比的關(guān)系。我們可以認為在 拉坯速度保持不變的情況下，鑄坯件中的任何一點的應(yīng)力變率都是一個不變的常數(shù)。

1.2 連續(xù)矯直技術(shù)中矯直曲線的具體分析

為了計算得出矯直曲線的相關(guān)數(shù)據(jù)和圖形，我們可以按照鑄坯的變形集合參數(shù)進行微分方程式的計算。為了計算簡便，我們采用的方法為小撓度的等截面計算方法，可以認為連續(xù)矯直的直線段相對于其曲率半徑較小，可以忽略不計。假設(shè) y′=tg α=0 ?？梢园凑展剑?/p>

來進行假設(shè)計算。

當x等于零的情況下，可以認為是在一個常量的狀態(tài)下，這樣就會得出y''=0。

1.3 連續(xù)矯直技術(shù)中矯直區(qū)域的曲率具體分析

在連續(xù)矯直技術(shù)應(yīng)用計算的過程中，我們可以應(yīng)用公式：

來進行計算分析。

當上式中的x=a0的時候，R0也趨近于0，這樣就可以得出連續(xù)矯直技術(shù)的曲率計算公式為：

當x的數(shù)值為0的時候，T為0；當x和L0的數(shù)值相等的時候

這樣就表明，連續(xù)矯直技術(shù)中的矯直區(qū)域矯直曲率是均勻變化的，直到變?yōu)?。也可以說BC在矯直應(yīng)用的過程中兩個端點不會出現(xiàn)曲率的突變。

2 連續(xù)矯直技術(shù)應(yīng)用過程中矯直力的具體計算

根據(jù)上文公式的闡述，我們在進行連續(xù)矯直計算的過程中，矯直力的計算方法主要有5種方法，第1種是變形阻力矯直力計算法，第2種是蠕變矯直力計算法，第3種是穩(wěn)定狀態(tài)下 的矯直力塑性計算法；第4種是非穩(wěn)定狀態(tài)下的矯直力塑性計算法，第5種是有限元矯直力計算法。

考慮到薄板坯鑄坯在矯直區(qū)內(nèi)部已全部凝固， 無液芯存在。所以本文將鑄坯按半塑性狀態(tài)來處理。以下計算在鑄坯厚度H =50 mm ；寬度 B = 1600mm ；拉坯速度 v =7m/ min 條件下進行的。半塑性矯直時， 鑄坯矯直力矩 Mn 為：

我們可以根據(jù)是上式進行連續(xù)矯直應(yīng)用的矯直力計算。

結(jié)語

通過上文的簡單闡述，我們可以得出在進行連續(xù)矯直技術(shù)應(yīng)用的過程中，我們要在前期進行相應(yīng)的假設(shè)，通過假設(shè)給定的前提來進行有效的推力和驗證計算。這一過程對于我國的薄板坯連鑄過程中的連續(xù)矯直技術(shù)的有效應(yīng)用有非常大的幫助 ，對于日后的設(shè)計工作有非常大的參考意義。

參考文獻

[1]張志勤，高真鳳，何立波.ESP無頭連鑄連軋帶鋼工藝的創(chuàng)新與展望[J].煉鋼，2010（6）：78-79.

[2]毛新平，高吉祥，柴毅忠.中國薄板坯連鑄連軋技術(shù)的發(fā)展[J].鋼鐵，2014（7）：27-28.