鋼包滑動水口滑板設(shè)計與研究.pdf

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1、第29卷第8期宿州學(xué)院學(xué)報VO1．29，NO．82014年8月JournalofSuzhouUniversityAug．2014doi：10．3969／j．issn．1673—2006．2014．08．028鋼包滑動水口滑板設(shè)計與研究景奉秋，周進(jìn)，王凱，張玉華1．黑龍江省西林鋼鐵集團(tuán)有限公司煉鋼廠，黑龍江西林，153025；2．安徽工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，安徽馬鞍山，243032摘要：滑板是鋼包滑動水口的主要部件，在滑動水口使用過程中出現(xiàn)滑板孔口擴(kuò)徑嚴(yán)重，板面易形成失效裂紋，使用壽命短，對此。通過對現(xiàn)有滑板結(jié)構(gòu)分析，提出了一種新型的組合結(jié)構(gòu)滑板

2、?；谌S有限元方法，建立了新型滑板的FE模型，針對工作過程中不同的工況，進(jìn)行了滑板裝配結(jié)構(gòu)的熱應(yīng)力場計算，并與現(xiàn)有結(jié)構(gòu)滑板進(jìn)行了對比分析。結(jié)果表明，組合結(jié)構(gòu)滑板在熱沖擊作用下，滑板零件的熱應(yīng)力水平大大降低，同時，熱應(yīng)力分布趨于均勻，板面不易產(chǎn)生裂紋；孔口附近采用氧化鋯內(nèi)襯，計算熱應(yīng)力小，不易產(chǎn)生擠裂而擴(kuò)徑。這對于提高滑板的使用壽命具有重要意義。關(guān)鍵詞：滑動水口；組合結(jié)構(gòu)滑板；FE建模；熱應(yīng)力中圖分類號：TG232文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1673—2006(2014)08-OO91一O4以保證滑板工作的可靠性；文獻(xiàn)[3]針對滑板易斷裂1問題的

3、提出問題，采用滑板孔口易裂區(qū)加預(yù)緊固圈的方法，以減鋼包滑動水口是安裝在鋼包底部的重要裝置，小熱沖擊產(chǎn)生的拉應(yīng)力擴(kuò)散，使用效果較好，但預(yù)緊有鋼流開閉和流量控制的功能。它控制鋼水正常安圈承受較高的拉應(yīng)力，并且預(yù)緊圈鑲嵌操作也有一全地澆注到連鑄中間包內(nèi)，具有可控性好、生產(chǎn)效率定的困難。高等優(yōu)點。在連鑄設(shè)備中，鋼包滑動水口有著十分重為了提高滑板的使用壽命和操作的可靠性，本要的作用，已成為其不可缺少的部分。文基于非均質(zhì)材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計思想，提出了一種組滑板是鋼包滑動水口的主要部件之一，現(xiàn)有整合結(jié)構(gòu)滑板，通過分析滑板工作過程中的熱應(yīng)力變體滑板是由鋁碳材料燒

4、結(jié)制成的長方形座磚。在實化規(guī)律，探索新型滑板結(jié)構(gòu)的耐用性和可靠性。際使用過程中，滑板容易出現(xiàn)以下情況：其一，如滑2滑板的結(jié)構(gòu)設(shè)計板的孔口部位擴(kuò)徑嚴(yán)重，滑動區(qū)域板面易破損，不能有效控制鋼流，如圖1所示；其二，滑板在孔口部位鋼包滑動水口的滑板在周期性的鋼水沖刷下工易出現(xiàn)裂紋，嚴(yán)重時滑板發(fā)生斷裂而報廢。因此，勻作，滑板孔口及孑L口附近區(qū)域受高溫鋼水的侵蝕，并質(zhì)材料滑板的使用壽命短，工作可靠性差，嚴(yán)重影響在每次打開水口時伴有熱沖擊作用。因此，滑板不同連鑄生產(chǎn)的效率n]。區(qū)域的工作條件有很大的區(qū)別，鋁碳耐火材料具有很好的耐熱性，但其抗沖刷能力較差，在高

5、溫鋼水的流動作用下易產(chǎn)生“磨損”；而氧化鋯材料具有更好的抗沖刷能力，但其價格昂貴，且脆性較強。根據(jù)對滑板工作過程中的熱應(yīng)力分析，孔口附近的熱應(yīng)力為壓應(yīng)力，而距離孔口較遠(yuǎn)的區(qū)域由于熱沖擊的作用產(chǎn)生拉應(yīng)力[4]。因此，在滑板內(nèi)孔鑲嵌氧化锫內(nèi)·襯，避免鋼水與鋁碳材料的直接接觸，可解決滑板的孔口擴(kuò)徑；在滑板的外圍加一層鋼殼固定滑板，同時圖1滑動水I：I滑板孔I：l擴(kuò)徑受損圖施加一定的預(yù)壓緊力[5]，改進(jìn)后新滑板的結(jié)構(gòu)如圖2所示。文獻(xiàn)[2]針對滑板孔口擴(kuò)徑和板面易侵蝕的問題，通過優(yōu)化滑板水口的孔徑，減小滑板控流次數(shù)，收稿日期：2014—06—10作者簡

6、介：景奉秋(1971一)，山東章丘人，工程師，主要研究方向：煉鋼機(jī)械維修。91路徑1階段：澆注準(zhǔn)備、移動滑板和澆注。在澆注準(zhǔn)備階段，滑板的孔口處于關(guān)閉狀態(tài)，此時，由于滑板周圍的金屬壁和滑板之間的熱傳導(dǎo)以及引流砂與滑板之間的熱交換，故滑板的溫度可作為整個分析過程的初始狀態(tài)，采用穩(wěn)態(tài)分析計算滑板的溫度場?；蹇卓趶年P(guān)閉狀態(tài)到完全打開為移動滑板階段，此階段的時間比較短，僅有1秒左右，對整個分析過程影響不大，可以忽略不計?；蹇卓谕耆蜷_的一瞬間，鋼水流過滑板孔圖2新滑板的結(jié)構(gòu)示意圖及其關(guān)鍵路徑和特殊點口而進(jìn)入澆注階段。滑板孔口中的鋼水在其近壁面流速

7、近似為0，即孔口部位與鋼水的流固耦合問題由于滑板結(jié)構(gòu)左右不對稱和受熱沖擊影響，滑簡化為溫度載荷問題，將高溫鋼水溫度施加到滑板板孔口區(qū)材料熱膨脹會使滑板的橫向斷面上產(chǎn)生較孔口內(nèi)壁的各個節(jié)點上。在其他邊界上，忽略熱輻射大的拉應(yīng)力，從而使滑板產(chǎn)生不可恢復(fù)的開裂。將鋁的影響，只考慮熱傳導(dǎo)和熱對流。在澆注過程中，滑碳材料滑板沿孔口中心的橫向切分成左右兩部分，板受到高溫鋼水的突然作用，滑板上的溫度會隨時可大大降低滑板上的拉應(yīng)力。間變化，這個階段滑板的溫度場采用瞬態(tài)分析方法基于上述分析，提出了一種組合結(jié)構(gòu)滑板，主要進(jìn)行計算。分析時間取最容易發(fā)生斷裂的澆注初

8、期，由外殼1、左滑板磚2、耐磨內(nèi)襯3和右滑板磚4組即開始澆注后的200st]，并將200s的澆注時間分成，如圖2所示。左滑板磚2與右滑板磚4拼合形成為3個載荷步進(jìn)行