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第十五届全国炼钢学术会议文集 扇形段下框架有限元分析 靳月华 (中冶京诚工程技术有限公司) 摘 要 本文用通用有限元软件 ANSYS8.0 建立了扇形段下框架有限元模型，分别计算正常浇铸和重拉坯两 种情况下，下框架的强度与变形情况，为扇形段框架的设计提供依据，可靠性提供保障。 关键词 扇形段 有限元 下框架 变形 Element analysis of bottom framework of segment JIN YUE-hua,PENG XIAO-hua,QING SHAO-pin (CISDI Engineering Co.,Ltd.,Chongqing 400013,China) Abstract: The element analysis model of bottom framework of segment by ANSYS8.0 is build in this paper.The strength of the bottom framework and the deformation are calculated based on normal casting and cold slab.The foundation of the design of the segment framework and the reliability are provided. Key words:Segment; element analysis; bottom framework; deformation 1 引言 针对国内某钢铁公司扇形段下框架的设计，使用大型通用有限元软件 ANSYS8.0 对框架的强度、刚度 进行了计算，为优化框架的设计，提高框架的使用寿命和可靠性提供理论依据。 2 扇形段框架有限元模型建立 位于结晶器下方的扇形段是板坯连铸机关键组成设备，主要功能[1]是接受来自结晶器具有一定坯壳厚 度的铸坯，并对铸坯进行强制喷水或气雾冷却，使坯壳厚度不断增加，最大程度的避免因钢水静压力而引 起“鼓肚”或漏钢事故；引导支撑引锭链,防止铸坯变形和引锭链跑偏。当凝固的坯壳被拉出结晶器后，受内 部钢水静压力作用，会产生鼓肚现象，所以现代板坯连铸机多采用小辊径密排辊辊列布置。每个扇形段包 括 6 对从动辊和 1 对驱动辊组成。每对驱动辊分别由电机减速机驱动，且上驱动辊由油缸驱动，可升降。 上下框架之间通过 4 根连杆相连接，并通过 4 个液压缸的驱动实现上下框架之间的相对运动，从而实现上 下扇形段的夹紧和松开。 扇形段框架是由钢板焊接而成的结构件，用于支撑导向的辊子。框架主要承受通过支撑导向辊传递来 的钢水静压力产生的鼓肚力、辊子与高温铸坯反复接触引起的热应力、设备自重和拉坯力等。这些复杂的 载荷作用于框架，且框架长期处于高温和水蒸气的恶劣环境下工作，因此要求有足够的强度和刚度，其冷 却水路的密封性能要好，使用寿命要长。 框架的强度和刚度也影响连铸机的对弧精度[2-3]，这就要求框架的刚性必须保持连续。框架刚性突变太 大，必须调整结构尺寸，否则即使冷态下连铸机对弧准确，但热态下框架产生大变形也会引起支撑导向辊 错位。从而导致辊缝开口度超差，严重时甚至导致漏钢事故。 2.1 基本参数 扇形段框架采用 Q345-B 板材焊接制造，在 ANSYS 有限元模型中，取基本材料参数如下表 2.1 。 表 2.1 材料性能参数 材料 密度/kg/m3 弹性模量/Mpa 泊松比 5 2.1×10 Q345-B 7850 0.3