Расчет температуры и термоупругих напряжений в бойках с буртами установки совмещенного процесса непрерывного литья и деформирования при получении стальных сортовых заготовок. Cообщение 2

Описаны постановка задачи и граничные условия для расчета осевых термоупругих напряжений в бойках с буртами установки совмещенного процесса непрерывного литья и деформации при получении трех стальных сортовых заготовок. Представлена схема расчетов для определения по известному температурному полю термоупругих напряжений в бойках с буртами с использованием пакета ANSYS. Результаты расчета термоупругих напряжений в калиброванных бойках выполнены в четырех сечениях бойка с буртами. При этом в каждом сечении результаты расчета приведены для четырех характерных линий и семи точек. Осевые термоупругие напряжения для семи характерных точек каждого сечения приведены для контактной поверхности бойка с буртами и приконтактного слоя на глубине 5 мм от контактной поверхности. Определено напряженное состояние калиброванного бойка в середине впадины между средними буртами и установлены закономерности распределения осевых и эквивалентных напряжений по толщине, длине и ширине бойка при обжатии сляба и на холостом ходу. Представлены результаты расчета термоупругих напряжений в вершине среднего бурта калиброванного бойка на контактной поверхности и в приконтактном слое при обжатии сляба и на холостом ходу. Приведены графики распределения термоупругих напряжений вдоль линии, проходящей через вершину бурта. Показаны зоны сжимающих и растягивающих термоупругих напряжений при обжатии сляба и на холостом ходу. Определен характер напряженного состояния в основании крайнего бурта при получении трех стальных сортовых заготовок на установке совмещенного процесса непрерывного литья и деформации.

1. Лехов О.С., Михалев А.В. Расчет температуры и термоупругих напряжений в бойках с буртами установки совмещенного процесса непрерывного литья и деформирования при получении стальных сортовых заготовок. Сообщение 1 // Известия вузов. Черная металлургия. 2020. № 11-12. С. 960–964. http://doi.org/10.17073/0368-0797-2020-11-12-960-964

2. 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.

3. 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.

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

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

6. 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.

7. 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.

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

9. Singh V., Das S.K. Thermo-fluid mathematical modeling of steel slab casters: Progress in 21st century // ISIJ International. 2016. Vol. 56. No. 9. P. 1509–1518. https://doi.org/10.2355/isijinternational.ISIJINT-2015-620

10. ANSYS. Structural Analysis Guide. Rel. 15.0.

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

12. Takashima Y., Yanagimoto I. Finite element analysis of flange spread behavior in H-beam universal rolling // Steel Research International. 2011. Vol. 82. No. 10. P. 1240–1247. http://doi.org/10.1002/srin.201100078

13. Kobayashi S., Oh S.-I., Altan T. Metal Forming and Finite Element Method. New York: Oxford University Press, 1989. 377 p.

14. 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. http://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2009.09.024

15. 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. http://doi.org/10.1016/j.apm.2013.02.026

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

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. http://doi.org/10.1016/S0924-0136(97)00126-X

18. Sorimachi K., Emi T. Elastoplastic stress analysis of bulging as a major cause of internal cracks in continuously cast slabs // Tetsu-toHagane. 1977. Vol. 63. No. 8. P. 1297–1304. http://doi.org/10.2355/tetsutohagane1955.63.8_1297

19. Marciniak Z., Duncan J.L., Hu S.J. Mechanics of Sheet Metal Forming. Oxford: Butterworth-Heinemann Elsevier Ltd., 2002. 228 p.

20. Fujii H., Ohashi T., Hiromoto T. On the formation of the internal cracks in continuously cast slabs // Transactions of the Iron and Steel Institute of Japan. 1978. Vol. 18. No. 8. P. 510–518. http://doi.org/10.2355/isijinternational1966.18.510