外文翻譯--在連鑄厚板的凝固坯殼中產(chǎn)生的應(yīng)變 中文版

附錄 外文翻譯 在連鑄厚板的凝固坯殼中產(chǎn)生的應(yīng)變 摘要 ： 兩種尺寸的不穩(wěn)定熱變換模型被應(yīng)用到獲得表面溫度和在凝固過(guò)程中連鑄厚板的坯殼厚度上。以此為基礎(chǔ)，在固態(tài)和液態(tài)鋼的結(jié)合面的應(yīng)變數(shù)學(xué)模型被建立。通過(guò)這種模型在正常和非正常操作條件下凝固中的坯殼應(yīng)變被獲得。結(jié)果證明，在正常操作條件下應(yīng)變是很小的，結(jié)合面斷裂不再發(fā)生。無(wú)論怎樣，當(dāng)滾隙的變化量在 2mm以上時(shí)，由這種情況產(chǎn)生的應(yīng)變比由鼓出變形產(chǎn)生的應(yīng)變大。進(jìn)一步說(shuō)，整個(gè)應(yīng)變超過(guò)臨界范圍時(shí)，結(jié)合面斷裂則產(chǎn)生了。所以，對(duì)于維持連鑄機(jī)的精煉狀態(tài)去避免結(jié)合面斷裂現(xiàn)象是很重要 的。 關(guān)鍵詞 ：結(jié)合面斷裂，應(yīng)變，鼓出應(yīng)變，矯直，板坯連鑄 1簡(jiǎn)介 由于連續(xù)鑄鋼具有固有的低成本、高領(lǐng)域、操作靈活和獲得高質(zhì)量的鑄造產(chǎn)品的能力等許多優(yōu)勢(shì)。使連續(xù)鑄鋼過(guò)程在過(guò)去十年已經(jīng)被世界鋼鐵工業(yè)廣泛的采用。但是在近些年，隨著日漸增長(zhǎng)的連鑄速度和錳含量的降低，與液體型芯降低技術(shù)，結(jié)合面斷裂現(xiàn)象已經(jīng)象 20 年前一樣再一次變成很值得重視、另人關(guān)注的問(wèn)題。 要理解結(jié)合面斷裂，要求了解厚板凝固坯殼中的應(yīng)變。很明顯，當(dāng)應(yīng)變超過(guò)臨界值時(shí)，結(jié)合面斷裂將產(chǎn)生。在連續(xù)鑄鋼過(guò)程中，應(yīng)變產(chǎn)生的原因包括有鼓出應(yīng)變、矯直、不成直線等。 熱變換和應(yīng)變模型在這篇文章中被應(yīng)用到在正常和非正常操作條件下厚板凝固坯殼中應(yīng)變的研究。 2 數(shù)學(xué)模型 2 1熱變換模型 (1)控制平衡方程式 兩種尺寸不穩(wěn)定熱轉(zhuǎn)換現(xiàn)象能夠用以下部分不同的平衡方程工來(lái)表達(dá)。 其中 是有效的熱量傳導(dǎo)率 , ； T 是溫度 ； Q 是固體的潛在熱量， ； 是鋼的密度 ； C 是特殊熱容量， ； t是時(shí)間， s。 (2)初始條件 t=0,T=1537 (3)邊界條件 (a)在模型 4中的熱流動(dòng)密度： (b)在二次冷卻區(qū)域的熱轉(zhuǎn)換系數(shù) 4： 在其中， w是冷卻水的流動(dòng)速度 ， 厚板的表面溫度， 。 (c)在發(fā)熱區(qū)域的熱轉(zhuǎn)換系數(shù) 在其中， 是 Stefan Boltzman 常量，用 ， ； 是厚板的blaclness為 0.8； 是周圍環(huán)境的溫度， 。 (4)熱轉(zhuǎn)換模型的核實(shí) 厚板的表面溫度由北京科技大學(xué)的工程師 Metal Lurgical 設(shè)計(jì)的線外線不接觸的 pyrometer來(lái)度量，它能通過(guò)分析在估算溫度和測(cè)量溫度間的差值來(lái)揭示熱轉(zhuǎn)換模型的精確程度。 2 2應(yīng)變模型 (1)鼓出應(yīng)變 (a)鼓出量 。根據(jù)參考 6， 7研究 ，平衡方程 (5)是最有效最容易的一種估算鼓出量的方程。在方程中，這樣假定被具體化，簡(jiǎn)單的彎曲理論是可應(yīng)用的，在兩個(gè)相鄰滾之間，鐵的靜態(tài)壓力和坯殼厚度是常數(shù)。 在其中 P是鐵靜態(tài)壓力， Pa； 是輥的節(jié)距， mm； S是坯殼厚度， mm； 是厚板的變形系數(shù)； 是 的修正系數(shù)，通常， ； 是新的 modulus的修正， MPa； 是鐵的凝固溫度， K； Tm 是坯殼的平均溫度，是， K； 是表面溫度， K； t是時(shí) 間 ， min； v是連鑄速度， m/min。 (b)鼓出應(yīng)變。 鼓出應(yīng)變由 Hiromu Fujii8提出的平衡方程式 (6)估算 在其中， S是坯殼的厚度， mm； 是鼓出量， mm； 是輥節(jié)距， mm。 (2) 不彎曲應(yīng)變 M設(shè)計(jì)者 9提出不彎曲應(yīng)變能夠通過(guò)假設(shè)位于 strand 中心的單獨(dú)的中性軸，通過(guò)平衡方程式 (7)來(lái)估算出來(lái)。 在其中， 和 是矯直半徑， mm；d是坯殼厚度， mm。 (3)不對(duì)齊應(yīng)變 根據(jù) B.Barber10的研究，不成直線應(yīng)變能通過(guò)假定在三個(gè)相鄰輥中的中間輥的變化量為 的平衡方程式 (8)來(lái)估算。 在其中， 是輥徑， mm。 (4)整個(gè)應(yīng)變 假定把以上應(yīng)變線性相加起來(lái)，整個(gè)應(yīng)變通過(guò)平衡式 (9)來(lái)估算。 (5)臨界應(yīng)變 H.Hiebler 已經(jīng)給出在臨界應(yīng)變與等價(jià)碳之間的關(guān)系，用圖 1 表示。等價(jià)碳能通過(guò)以下平衡方程式 3來(lái)估算出來(lái)： 圖 1 臨界應(yīng)變與等價(jià)碳之間的關(guān)系 (6)在正常和非正常操作條件下，連續(xù)鑄鋼厚板檢驗(yàn)通過(guò)硫磺印跡去檢驗(yàn)結(jié)合面斷裂的發(fā)生來(lái)證明應(yīng)變模型的真實(shí)性。 3 操作參數(shù) 厚板尺寸是 1300mm230mm。當(dāng)連鑄速度是 1.2m/min時(shí)，二次冷卻強(qiáng)度是1.0L/Kg。鋼的化學(xué)組成被列在表 1中，矯直系統(tǒng)參數(shù)在 表 2中。 這種連續(xù)鑄鋼機(jī)的輥隙是在線測(cè)量被表示在圖 2中。它建議在非正常操作條件下，輥縫變量在 1.1和 3.2mm中的 No.2部分，在 No.3到 No.11段變化從 -0.6到 0.9mm。從 N12段開(kāi)始，輥縫的變化量是正的，變化從 0.5到 3.6mm。然而，在正常操作條件下，充許的輥隙變化在 0.5mm 以內(nèi)，所以用輥縫的變化量去估算不成直線應(yīng)變。 表 1 鋼的化學(xué)成分組成 表 2 矯直系統(tǒng)的參數(shù) 輥號(hào) 彎月形距離 /m 矯 直的半徑 /mm 4.結(jié)果和討論 4 1表面溫度和坯殼厚度 表面溫度估算和測(cè)量與連續(xù)鑄鋼厚板的坯殼厚度一起被顯示在圖 3中，它提出在 13.9,17.6,19.6和 25.7四個(gè)位置測(cè)量一個(gè)值與估算溫度之間的差值，遠(yuǎn)離彎月形各自是 20， 11， 28和 22 ，相應(yīng)的差值是 2.1%,1.2%,2.9%和 2.4%。所以，它能被推論出，熱轉(zhuǎn)換模型足夠精確的去提供可靠的表面溫度和厚板的坯殼厚度數(shù)據(jù)。 圖 2 連鑄機(jī)的輥縫 圖 3 彎月形的距離 4 2臨界應(yīng)變 根 據(jù)鋼中的化學(xué)成分組成，等值碳和 Mn與 S的整個(gè)比率是 0.148和 20。臨界應(yīng)變應(yīng)該是 0.5%。 4 3在凝固坯殼中的應(yīng)變 在液態(tài)鋼和固態(tài)鋼的結(jié)合面，當(dāng)輥縫變化量是 0.5mm時(shí) ,鼓出應(yīng)變，矯直與不成直線，臨界的和整個(gè)應(yīng)變被顯示在圖 4上。 圖 4 在固態(tài)和液態(tài)的結(jié)合面上應(yīng)變的分配 它提出，鼓出應(yīng)變沿著連鑄方向而增加，但帶有相同輥節(jié)距這段是降低的。在 No.1 段中，由于表面溫度和坯殼厚度變化很小，鐵靜態(tài)壓力與輥距是主要影響因素。所以，鼓出應(yīng)變提高。從 No.2 段開(kāi)始，鐵的靜態(tài)壓力和表面溫度在帶有相同輥距這段變化非常小 。所以，鼓出應(yīng)變隨著坯殼厚度的增加而減小。因此，當(dāng)輥距突然增加時(shí)，鼓出應(yīng)變也突然增加。 它提出，發(fā)生在矯直區(qū)域的矯直應(yīng)變大約是 0 055%，僅僅是鼓出應(yīng)變的15% 20%。 當(dāng)輥縫的變化量是 0.5mm時(shí) ,不成直線應(yīng)變的變化平穩(wěn)。它的值大概是 0.1%,是鼓出應(yīng)變的 35% 40%。整個(gè)應(yīng)變的最大值是 0.38%，比臨界應(yīng)變要小，所以結(jié)合面斷裂將不會(huì)發(fā)生。 當(dāng)輥縫的變化量是 2.0mm 時(shí)，在液態(tài)和固態(tài)的結(jié)合面處鼓出、矯直、不成直線、臨界和整個(gè)應(yīng)變被顯示在圖 5中。 圖 5 在固態(tài)和液態(tài)的 結(jié)合面上應(yīng)變的分配 它提出，不成直線應(yīng)變的變化不同于圖 4 顯示的。在 N0.1 階段，坯殼厚度變化很小，所以不成一直線應(yīng)變隨著輥距增加而降低。從 N0.2 階段上，坯殼厚度明顯的提高了，節(jié)距變化非常小，所以不成一直線應(yīng)變?cè)黾?。但?dāng)輥距突然提高時(shí)，不成一直線應(yīng)變突然降低。 它也建議，不成一直線應(yīng)變的變化量在 0.3%和 0.4%之間，大于鼓出應(yīng)變。從 No.2階段上，整個(gè)應(yīng)變超過(guò)臨界值，結(jié)合面斷裂可能發(fā)生。 4 4硫磺印跡測(cè)試的結(jié)果 在正常和非正常條件下，硫磺印跡測(cè)試的結(jié)果是被顯示在圖 6中。這提出，結(jié)合面斷裂現(xiàn)象與應(yīng)變模型 的結(jié)果非常的一致。所以能推論出，應(yīng)變模型對(duì)于測(cè)厚板的質(zhì)量和提供維持連鑄機(jī)的依據(jù)是很有價(jià)值的。 圖 6 厚板的硫磺印跡照片， (a)是正常條件下 (b)非正常條件下 5結(jié)論 (1) 一種精確的熱轉(zhuǎn)換模型被建立，被測(cè)量數(shù)據(jù)所證實(shí)，它能為應(yīng)變模型提供可靠的數(shù)據(jù)。