發(fā)布時間：2017-11-19 06:12

  本文關鍵詞：基于熱應力數值分析的水冷爐輥結構及布置形式研究

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【摘要】：CSP加熱爐爐輥擔負著均熱爐內板坯的支撐與行進驅動任務，為滿足爐輥高溫惡劣環(huán)境條件下長期連續(xù)重負載旋轉運行的需要，爐輥設計成水冷爐輥，主要由金屬輥身、耐熱金屬輥環(huán)、耐火材料隔熱防護層、外露金屬輥軸等構成。爐輥是加熱爐機械設備中最重要、最易損壞的關鍵設備，其在線數量大、價格貴、壽命低。為解決爐輥備件供應、延長爐輥壽命、提高板坯溫度均勻性、降低企業(yè)成本，從爐輥的結構研究出發(fā)，對爐輥結構改進，開發(fā)高溫性能好的新型結構爐輥替代現有爐輥，確定爐輥在爐內的合理排布形式提高板坯溫度均勻性，對降低鋼廠生產成本意義重大。 具體針對加熱爐爐輥輥環(huán)高溫燒蝕、耐火層破損、板坯溫度均勻性不足等問題，，以提高爐輥高溫性能、板坯表面溫度均勻性為切入點，分析了爐輥在爐內的分布布置特點及輻射換熱特性，并利用有限元數值模擬的方法計算出爐輥在加熱爐內的溫度、應力分布及爐輥排布對板坯表面溫度均勻性的影響，為提高爐輥性能的結構改進及板坯溫度均勻性的排布形式改進提供了依據。本文的主要研究內容如下： 1）建立爐輥流固耦合傳熱模型來計算爐輥在高溫爐氣下的溫度分布規(guī)律。分析了爐輥在其內部的輻射傳熱，得到了爐輥外表面的吸熱量，計算不同溫度爐氣下的國產爐輥溫度場分布，并將計算得到的數據與現場監(jiān)測對比，證明水冷爐輥仿真模型的可靠性。在1300℃下的爐輥輥環(huán)工作面最高溫度已超過其材料的極限使用溫度，此爐輥結構有待改進。 2）結合爐輥的結構特點，將爐輥分為輥軸—輥環(huán)子結構及輥軸—錨固件—耐火層子結構分別進行熱應力計算；以溫度場仿真分析得到的溫度分布為熱邊界條件，施加結構約束條件，進行熱應力計算，得到各部位的應力分布為爐輥結構改進提供數據支撐。 3）針對現有爐輥溫度、應力場仿真出現的輥環(huán)冷卻不足、錨固件的結構不合理，分別改進了爐輥的冷卻結構、輥環(huán)結構及錨固件結構，設計了一種直接冷卻輥環(huán)、V型與雙V型錨固件交錯排列錨固的爐輥結構。對改進結構進行仿真，對比改進前后的計算仿真結果，改進結構能提高爐輥高溫性能。 4）對爐輥運送板坯加熱過程的溫度場進行仿真模擬，實現對板坯溫度均勻性的影響因素分析；為提高均勻性，對不同爐輥排布形式下的板坯表面溫度進行分析，確定改進結構爐輥在爐內的最佳布置形式；典型待軋事故情況下，確定板坯在爐內需要增加的均熱時間，以滿足板坯出爐溫度均勻性的工藝要求。 本文從爐輥結構出發(fā)，通過數值模擬分析了不同結構對爐輥溫度場、應力場的影響，及不同爐輥排布形式對板坯均勻性的影響，對爐輥的結構改進及布置方式具有指導意義。
【學位授予單位】：武漢科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG307

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前10條

1 馮立義,周建平,張騫;CSP加熱爐爐輥輥環(huán)的研制[J];包鋼科技;2004年02期

2 劉向軍,杜冰雁,潘小兵;步進式加熱爐內流動與傳熱過程的數值模擬[J];北京科技大學學報;2005年03期

3 寧寶林,楊澤寬,盛中權;加熱爐熱滑軌預示計算數學模型[J];東北工學院學報;1982年04期

4 姜澤毅,張欣欣,董補全,陳曉丹,于百勤,陸廷榮,畢永發(fā),張海燕;環(huán)形加熱爐傳熱數學模型的研究[J];鋼鐵;2000年03期

5 朱立夯,張占強;CSP薄板坯連鑄連軋輥底式加熱爐[J];工業(yè)加熱;2001年03期

6 朱立夯,張占強;輥底式加熱爐有關問題探討[J];工業(yè)加熱;2001年04期

7 歐儉平,吳道洪,肖澤強;蓄熱式加熱爐內流體流動、燃燒與傳熱的數值模擬[J];工業(yè)爐;2003年01期

8 周煥能;劉國威;賀中央;;免烘烤澆注料在薄板坯爐輥上的開發(fā)與應用[J];工業(yè)爐;2006年02期

9 楊靜;楊進;李衛(wèi)杰;;連退爐內爐輥的選擇與優(yōu)化設計[J];工業(yè)爐;2011年06期

10 劉占增;楊超;劉文清;;CSP均熱爐內板坯傳熱數值模擬研究[J];工業(yè)加熱;2012年05期

本文編號：1202573