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衡阳华菱连轧钢管有限公司根据石油管市场需求，研制开发了一种性能优异的26CrMoNbTiB低合金高强度石油管，然而Ф150 mm的26CrMoNbTiB石油管在圆铸坯生产中出现了拉坯阻力大、部分铸坯圆度严重超标的问题，在热轧过程中造成管壁厚度不均匀或坯料不能转动而无法进行热轧穿孔，这一问题的出现严重影响了公司高强度石油管的生产。
本文针对26CrMoNbTiB钢Ф150mm石油管铸坯拉坯阻力增大和椭圆度过大的问题进行了分析研究，经过仔细的生产现场调查，分析圆铸坯的生产条件，发现该钢种具有与普通钢种不同的凝固传热特性，在水平连铸工艺条件下，圆铸坯在结晶器内冷却不均匀是引起上述问题的主要原因，而结晶器内层石墨套精度直接影响结晶器的冷却能力，影响圆铸坯的成型形状和拉坯阻力的大小。在考察26CrMoNbTiB钢Ф150mm圆铸坯生产中存在的工艺难题和进行分析研究的基础上，提出采用精密液性塑料夹具实现结晶器石墨套的精密加工，根据分析确定了精密液性塑料夹具的设计制造方案；根据流固耦合问题的有限元理论，建立了精密液性塑料夹具的有限元模型，采用ANSYS分析软件进行了精密液性塑料夹具的静力学仿真，分析了在精密夹紧状态下夹具内套筒和外套筒的应力应变分布状态以及内套筒沿圆周方向应力应变变化曲线；建立了精密液性塑料夹具－石墨套系统的有限元模型，利用ANSYS的动力学分析功能，进行了三种工况下的模态分析，获得了实现结晶器石墨套锥度精密加工的条件。根据研究成果设计制造的结晶器石墨套解决了26CrMoNbTiB钢Ф150mm圆铸坯拉坯阻力大和圆度超标的生产工艺难题；现场生产试验表明，结晶器石墨套的精密夹具设计方案及其仿真研究完全正确。
本文的研究工作为低合金高强度的大直径石油管圆铸坯水平连铸结晶器石墨套的夹具设计制造提供了成功的范例，对大直径低合金高强度石油管圆铸坯生产具有重要的指导意义和工艺理论价值。