Напряженное состояние системы бойки – биметалл при получении трехслойных стальных биметаллических полос на установке непрерывного литья и деформации

Приведены исходные данные для расчета напряженно-деформированного состояния трехслойной биметаллической полосы. Представлены закономерности распределения осевых и касательных напряжений в очаге циклической деформации. Описаны основные нагрузки, действующие на бойки сборного кристаллизатора установки совмещенного процесса непрерывного литья и деформации при получении стальных трехслойных биметаллических полос. Изложена методика определения суммарных напряжений в бойках установки от усилий обжатия и температурной нагрузки. Описаны температурные граничные условия для определения температурных полей в бойках установки при получении стальных биметаллических полос. Описана процедура определения температурных полей и термоупругих напряжений в бойках установки с использованием пакета ANSYS. Результаты расчета температурных полей и термоупругих напряжений выполнены в пяти сечениях бойка и приведены для характерных линий. Показан характер распределения температуры по толщине бойка при охлаждении его водой на холостом ходу и контакте с биметаллическим слитком при его обжатии. Для рассчитанных полей температур определены осевые и эквивалентные напряжения, возникающие в бойках без каналов при обжатии заготовки и охлаждении их водой во время холостого хода. Представлены величины и закономерности распределения осевых и эквивалентных напряжений по толщине приконтактного слоя, а также по высоте и толщине бойков при обжатии биметаллического слитка и на холостом ходу. Приведены величины и закономерности распределения суммарных осевых напряжений по толщине приконтактного слоя, высоте и толщине бойков от усилий обжатия и температурной нагрузки при получении стальных биметаллических полос на установке непрерывного литья и деформации.

боек без каналов, кристаллизатор, установка, непрерывное литье, трехслойный биметалл, деформация, температура, напряжение, обжатие, усилие

1. Лехов О.С., Михалев А.В., Шевелев М.М. Исследование процесса получения трехслойных стальных биметаллических полос на установке непрерывного литья и деформации. Сообщение 1 // Изв. вуз. Черная металлургия. 2019. Т. 62. №. 8. С. 594 – 599.

2. Лехов О.С., Михалев А.В., Билалов Д.Х., Шевелев М.М. Ресурсосберегающая установка совмещенного процесса непрерывного литья и деформации для получения трехслойных биметаллических полос. – В кн.: Труды IX Международной научно-практической конференции «Энергоэффективные и ресурсосберегающие технологии в промышленности. Печные агрегаты. Экология». – М.: изд. МИСиС, 2018. С. 230 – 235.

3. Лехов О.С., Михалев А.В., Шевелев М.М. Напряжения в системе бойки – полоса при получении листов из стали на установке непрерывного литья и деформации. – Екатеринбург: изд. УМЦ УПИ, 2018. – 125 с.

4. ANSYS. Structural Analysis Guide. Rel. 15.0. http://www.cadfern.ru.

5. Matsumia Т., Nakamura Y. Mathematical model of slab bulging during continuous casting. – In book: Applied Mathematical and Physical Models in Iron and Steel Industry. Proceedings of the 3 rd Process Technological Conference, Pittsburgh, Pa, 28-31 March 1982. – New York, 1982. P. 264 – 270.

6. Takashima Y., Yanagimoto I. Finite element analysis of flange spread behavior in H-beam universal rolling // Wiley in Steel Research Int. 2011. Vol. 82. No. 10. P. 1240 – 1247.

7. Kobayashi S., Oh S-I., Altan T. Metal forming and finite-element method. – New York: Oxford University Press, 1989. – 377 p.

8. Karrech A., Seibi A. Analytical model of the expansion in tubes under tension // Journal of Materials Processing Technology. 2010. Vol. 210. No. 2. P. 336 – 362.

9. Kazakov A.L., Spevak L.F. Numeral and analytical studies of nonlinear parabolic equation with boundary conditions of a special form // Applied Mathematical Modelling. 2013. Vol. 37. No. 10-13. P. 6918 – 6928.

10. Jansson N. Optimized sparse matrix assembly in finite element solvers with one-sided communication // High Performance Computing for Computational Sience – VECPAR 2012. – Springer, Berlin, Heidelberg. 2013. P. 128 – 139.

11. Sorimachi K, Emi T. Elastoplastic stress analysis of bulging as a major cause of internal cracks in continuously cast slabs // Tetsu to Hagane. 1977. Vol. 63. No. 8. P. 1297 – 1304.

12. Хлопонин В.Н., Косырева М.В., Косяк А.С. Влияние системы охлаждения на тепловые условия работы поверхностного слоя валка. – В кн.: Труды МИСиС. Вып. 100. – М.: изд. МИСиС, 1977. С. 90 – 93.

13. Боли Б., Уэйнер Дж. Теория температурных напряжений. – М.: Мир, 1976. – 349 с.

14. Лыков А.В. Теория теплопроводности. – М.: Высшая школа, 1967. – 600 с.

15. Лехов О.С. Исследование напряженно-деформированного состояния системы валки – полоса при прокатке широкополочной балки в клетях универсально-балочного стана. Сообщение 2 // Изв. вуз. Черная металлургия. 2014. № 12. С. 15 – 19.

16. Marciniak Z., Duncan J.L., Hu, S.J. Mechanics of sheet metal forming. – Butterworth-Heinemann Elsevier Ltd, Oxford, 2002. P. 228.

17. Park C.Y., Yang D.Y. A study of void crushing in large forgings II. Estimation of bonding efficiency by finite-element analysis // Journal of Materials Processing Technology. 1997. Vol. 72. No. 1. P. 32 – 41.

18. Fujii H., Ohashi T, Hiromoto T. On the formation of the internal cracks in continuously cast slabs // Transact. Iron and Steel Inst. Japan. 1978. Vol. 18. No. 8. P. 510 – 518.

19. Технологические процессы в машиностроении Ч. II. Обработка металлов давлением и сварочное производство / В.С. Кушнер, А.С. Верещака, А.Г. Схиртладзе, Д.А. Негров. – Омск: изд. ОмГТУ, 2005. – 200 с.

20. Буланов Л.В., Карлинский С.Е., Волегова В.Е. Долговечность роликов МНЛЗ при наружном и внутреннем охлаждении. – В кн.: Надежность крупных машин. Сб. науч. тр. НИИтяжмаш. – Свердловск: изд. НИИтяжмаш, 1990. С. 126 – 132.