一种渐变曲率曲型辊的设计方法

技术特征：
1.一种渐变曲率凸型辊的设计方法，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，其特征在于，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。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，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。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述水流密度计算得到对流换热系数，包括：应用下述公式计算得到所述对流换热系数：其中，为对流换热系数，i为所述二次冷却区，a
i
为连铸机参数，w
i
为水流密度，t
w
为二次冷却区的水温。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述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，包括：根据凸型辊压下三维热力耦合模型，计算不同设计参数的所述凸型辊压下过程的热力学行为规律；根据所述热力学行为规律，计算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。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述根据所述凸台长度、所述凸台高度和所述渐变长度加工所述渐变曲率凸型辊之前，所述方法还包括：根据所述凸台高度和所述渐变长度确定所述渐变区的三阶贝塞斯曲线的参数方程如下述公式：x(t)＝l
gc
t
3-3/2l
gc
t2 3/2l
gc
t
ꢀꢀ
(0≤t≤1)y(t)＝-2h
pc
t3 3h
pc
t2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(0≤t≤1)其中，l
gc
为所述渐变长度，h
pc
为所述凸台高度。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述凸台长度、所述凸台高度和所述渐变长度加工所述渐变曲率凸型辊，包括：
保持所述凸台长度部分的直径不变，将所述辊身两侧按照所述渐变区的三阶贝塞斯曲线的参数方程进行切削，其中，所述凸台的直径为d
roll
，所述辊身的直径为d
roll-2h
pc
。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述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之后，所述方法还包括：根据所述最终凝固位置获取所述最终凝固位置所在的压下扇形段，将所述压下扇形段设为所述凸型辊的改造扇形段。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述压下扇形段覆盖所述最终凝固位置的固相率0.85-1的区域。9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述根据所述凸台长度、所述凸台高度和所述渐变长度加工所述渐变曲率凸型辊之后，所述方法还包括：将所述渐变曲率凸型辊装配到所述凸型辊的改造扇形段。

技术总结
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。强的适用性。强的适用性。


技术研发人员：祭程 朱苗勇 陈义
受保护的技术使用者：东北大学
技术研发日：2022.07.14
技术公布日：2022/11/15