薄板坯连铸中连续矫直技术的应用及计算

于燕

摘 要：在我国的薄板坯连铸的过程中，连续矫直技术得到了非常广泛的应用，同时在薄板坯连铸中取得了非常好的应用效果。本文主要针对连续矫直技术的基本算法进行阐述，通过阐述对矫直力进行判断和分析。在计算的过程中对比几种算法的区别。通过本文的介绍能够在薄板坯连铸过程中提供更加细化的计算数据。

关键词：薄板坯连铸；连续矫直技术；应用计算；矫直力

中图分类号：TF77 文献标志码：A

0 前言

在我国的薄板坯连铸的过程中，为了有效的降低矫直后铸坯的裂纹系数，同时提升铸坯的生产内部质量。因此在薄板坯连铸的时候，很多的板坯连铸设备都对连续矫直技术进行了应用。通过应用效果来进行分析，很多连铸机在应用这一技术上都取得了非常好的实际效果。要想在薄板坯连铸的过程中更好的对薄板坯连铸机进行设计研发，我们就要从连续矫直的相关技术以及理论上进行分析和深化，这样才能够很好的领悟到连续矫直技术的根本问题，才能够有效地处理在这一过程中矫直力对于生产以及设计的干扰。

1 在连续矫直技术应用过程中连续矫直相关理论的具体分析

根据连续矫直技术的相关原理，我们可以得出，连续矫直技术的主要特点在于矫直区域可以沿着给定的一条连续矫直曲线进行辊子方向的布置，这样能够让上辊和下辊之间的缝隙存在压力。在位置传感装置的有效作用下，能够在一定范围内保持常量不变，这就是我们想要的连续矫直较为理想的通道。铸坯能够通过相应的曲线连续并且均匀的进行转变，直到变成0为止。通常情况下，矫直点有4个点位的支撑，这样就能够有效的保障在中间两个点位之间承受的外力为一个恒定的数值，我们称之为恒定矫直力矩。同时在连续矫直技术应用的过程中，相应的变化量也是在一个较为均匀的内进行变化，我们可以认为变化量为一个常数，这样就会得出矫直区域内的矫直力产生的相应剪力忽略不计。我们在进行连续矫直技术应用计算的过程中需要进行两个假设，首先是要假设，矫直的温度是铸坯部件需要的理想塑性温度，其次是我们要保障每一个部件横断面上的纤维长度不受外界影响。

1.1 连续矫直技术中应变以及应变速率的具体分析

我们从图1所示的位置可以看出，在B点的位置为矫直的起点，C点的位置为矫直的终点。我们可以将BC两点之间的弧段长度设为a，在这一弧段长度的范围内，铸坯应力的固定变化我们指的是在整体铸坯范围内的变化。

ε=ε（h ×a） （1）

上述公式中的ε指的是铸坯部件的 应变力；h指的是铸坯部件内部 任何一点的横向距离同中心轴之间的距离；a为BC两点之间的弧长。我们根据这一公式能够得出矫直需要时间t同BC两点弧长a之间的关系公式：

a=L 0 -Vt （2）

上式中的L0为任意一点的弧长，可以看做是BC两点之间的弧长，V为铸坯过程中的拉坯速率。根据上面的公式我们可以看出在V拉坯速率保持一定的基础上，弧长a的导数是一个定值，我们可以当做一个常数来进行计算应用。

（3）

对弧长a进行积分计算可以得出：

ε=C·a +f （h） （4）

上式中的f（h）是一个h数值任意计算函数，常数C和f （h）之间的计算数值是由连续矫直应用过程中边界数值条件进行确定的。

根据图1中B的位置来进行分析计算，B点的矫直应力变率发生变化的临界条件为：

a =L 0 ； ε=ε0（h） （5）

将公式（2） 带入公式（5） 中，我们可以得出：

（6）

根据是上述的6个公式我们可以得出，在没有假设的前提下，6个计算公式都不能够有效成立。因此在微观学的角度来分析，BC两点之间的矫直力应变是一个存在微小变化的数值，并不是一个常量，但是我们在计算的过程中要按照常量来进行假设计算，通过计算的数值来进行反推，指导找到我们认为合适并且合理的矫直应变力以及矫直应变量为止。

通过上述的计算公式我们可以得出，连续矫直技术应用计算的过程中，矫直应变的速率同矫直拉坯的速度存在正比的关系。我们可以认为在 拉坯速度保持不变的情况下，铸坯件中的任何一点的应力变率都是一个不变的常数。

1.2 连续矫直技术中矫直曲线的具体分析

为了计算得出矫直曲线的相关数据和图形，我们可以按照铸坯的变形集合参数进行微分方程式的计算。为了计算简便，我们采用的方法为小挠度的等截面计算方法，可以认为连续矫直的直线段相对于其曲率半径较小，可以忽略不计。假设 y′=tg α=0 。可以按照公式：

来进行假设计算。

当x等于零的情况下，可以认为是在一个常量的状态下，这样就会得出y''=0。

1.3 连续矫直技术中矫直区域的曲率具体分析

在连续矫直技术应用计算的过程中，我们可以应用公式：

来进行计算分析。

当上式中的x=a0的时候，R0也趋近于0，这样就可以得出连续矫直技术的曲率计算公式为：

当x的数值为0的时候，T为0；当x和L0的数值相等的时候

这样就表明，连续矫直技术中的矫直区域矫直曲率是均匀变化的，直到变为0。也可以说BC在矫直应用的过程中两个端点不会出现曲率的突变。

2 连续矫直技术应用过程中矫直力的具体计算

根据上文公式的阐述，我们在进行连续矫直计算的过程中，矫直力的计算方法主要有5种方法，第1种是变形阻力矫直力计算法，第2种是蠕变矫直力计算法，第3种是稳定状态下 的矫直力塑性计算法；第4种是非稳定状态下的矫直力塑性计算法，第5种是有限元矫直力计算法。

考虑到薄板坯铸坯在矫直区内部已全部凝固， 无液芯存在。所以本文将铸坯按半塑性状态来处理。以下计算在铸坯厚度H =50 mm ；宽度 B = 1600mm ；拉坯速度 v =7m/ min 条件下进行的。半塑性矫直时， 铸坯矯直力矩 Mn 为：

我们可以根据是上式进行连续矫直应用的矫直力计算。

结语

通过上文的简单阐述，我们可以得出在进行连续矫直技术应用的过程中，我们要在前期进行相应的假设，通过假设给定的前提来进行有效的推力和验证计算。这一过程对于我国的薄板坯连铸过程中的连续矫直技术的有效应用有非常大的帮助 ，对于日后的设计工作有非常大的参考意义。

参考文献

[1]张志勤，高真凤，何立波.ESP无头连铸连轧带钢工艺的创新与展望[J].炼钢，2010（6）：78-79.

[2]毛新平，高吉祥，柴毅忠.中国薄板坯连铸连轧技术的发展[J].钢铁，2014（7）：27-28.