[发明专利]一种渐变曲率曲型辊的设计方法

说明书

本发明提供了一种渐变曲率凸型辊的设计方法，具体步骤包括根据水流密度确定不同二冷区的对流换热系数，进而确定铸坯的最终凝固位置，在目标压下量下选取最终凝固位置的最大变形量所对应的凸台长度，并设计多组凸台高度和渐变长度，计算每组凸台高度和渐变长度对应的铸坯表面的峰值应力和压坯抗力，当压坯抗力不超过连铸机的极限输出压力时，选取铸坯表面的峰值应力最小值所对应的凸台高度和渐变长度，最后根据凸台长度、凸台高度和渐变长度加工渐变曲率凸型辊。本发明提供的渐变曲率凸型辊的设计方法，能够有效增加连铸机的压下量，改善中心线偏析的情况，并且对于非均匀凝固液芯宽度小于凸台长度的工况凸型辊均可适用，具有较强的适用性。

技术领域

本发明涉及连铸设备设计技术领域，特别涉及一种渐变曲率曲型辊的设计方法。

背景技术

随着我国工业的迅速发展，大断面钢材的需求不断增加，在保证一定轧制压缩比的前提下，铸坯断面随着钢材断面的增加而增加。在连铸过程中，由于大断面铸坯的两相区长、凝固收缩量大以及钢液溶质富集现象严重，加剧了中心偏析和中心疏松，从而导致轧材的带状偏析和Z向性能不均，严重制约了轧材的性能。

现有的主要解决手段是采用在铸坯两相区轻压下，通过施加一定压下量促进溶质富集钢液流动，改善铸坯中心偏析和疏松，但随着铸坯的增宽加厚，轻压下的压下量难以渗透到铸坯心部，对铸坯内部质量的改善效果有限，因此在轻压下的基础上进一步开发了重压下技术，即在凝固末端施加较大的压下量以改善铸坯内部质量，但压下量的增加势必会导致压坯力的增加，特别是完全凝固后铸坯的硬度增加，加剧了压坯抗力的增加，而现有的连连铸机压下能力有限，技术应用成本大幅提高。因此，通常采用改变辊型的方法使压下下量增大的同时不超过设备的压下极限，以达到改善铸坯内部质量的目的。

但现有的曲型辊的设计方法并没有考虑宽厚板坯特有的宽向不均匀凝固特征，或者其未考虑凸起部分和未凸起部分的渐变过渡，导致其适用性单一，且实际操作较为复杂。

因此，一种具有较强泛用性且操作简单的渐变曲率曲型辊的设计方法亟待研究。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足之处，本发明提供了一种渐变曲率曲型辊的设计方法，解决了现有技术中曲型辊的设计方法适用性单一，且实际操作复杂的技术问题。

本发明提供了一种渐变曲率曲型辊的设计方法，所述凸型辊包括辊身、凸台和渐变区，所述凸型辊的设计参数包括凸台长度、凸台高度和渐变长度，所述方法包括：

获取二次冷却区的水流密度，并根据所述水流密度计算得到对流换热系数，根据所述水流密度和所述对流换热系数，确定铸坯的最终凝固位置；

获取在相同压下量下不同所述凸台长度对应的所述最终凝固位置的变形量和压坯抗力，当所述压坯抗力小于等于预设参数时，选取所述最终凝固位置的最大变形量所对应的所述凸台长度，其中，所述预设参数为连铸机的极限输出压力；

根据目标压下量，获取多组所述凸台高度和所述渐变长度，计算每组所述凸台高度和所述渐变长度对应的铸坯表面的峰值应力和所述压坯抗力，当所述压坯抗力小于等于预设参数时，选取所述铸坯表面的峰值应力最小值所对应的所述凸台高度和所述渐变长度；

根据所述凸台长度、所述凸台高度和所述渐变长度加工所述渐变曲率凸型辊。

可选的，所述获取二次冷却区的水流密度，包括：

将连铸机喷嘴的进水口与水源和气泵连接，使得连铸机喷嘴与水管的顶部高度距离与连铸机喷嘴到铸坯表面的垂直距离相等，进而使得所述连铸机喷嘴喷出的水流入水管中；

根据所述水管中水的高度来确定所述连铸机喷嘴的水量分布；

将所述铸坯宽度方向上的所有所述连铸机喷嘴的水量分布进行叠加，得到二次冷却区在宽度方向上的水流密度。

可选的，所述根据所述水流密度计算得到对流换热系数，包括：