【摘要】：輥底式加熱爐是鋼鐵廠非常重要的鋼材加熱設(shè)備，爐底輥的主要工作是在高溫環(huán)境中運(yùn)送鋼坯，是輥底式加熱爐的重要組成部分，它是輥底式加熱爐能正常工作的關(guān)鍵部件。使用計(jì)算機(jī)模擬軟件FLUENT和workbench對爐底輥運(yùn)送鋼坯過程中輥內(nèi)冷卻水的流場、溫度場和輥身溫度進(jìn)行模擬研究，從而優(yōu)化爐底輥結(jié)構(gòu)，減輕其重量，對節(jié)約輥底爐的生產(chǎn)成本有非常重要的意義。 首先，論述輥底式加熱爐爐底輥結(jié)構(gòu)優(yōu)化課題的研究背景，介紹爐底輥的結(jié)構(gòu)和冷卻水的特點(diǎn)及作用，分析國內(nèi)外對爐輥的研究現(xiàn)狀和今后主要的研究方向,同時(shí)對研究本課題將會用到的軟件進(jìn)行了簡單的介紹。 其次，以某單位用于鋼管加熱的輥底式加熱爐爐底輥為研究對象，編寫優(yōu)化函數(shù)，利用MATLAB優(yōu)化工具箱對爐底輥進(jìn)行優(yōu)化，得出一組合理的輥徑和壁厚值，為之后的模擬奠定基礎(chǔ)。 然后，用數(shù)學(xué)的方法對冷卻水的湍流模型、爐底輥和冷卻水的傳熱理論進(jìn)行了闡釋，，確定爐底輥溫度場仿真分析所需要的傳熱學(xué)方程及邊界條件。利用workbench軟件建立爐底輥的幾何模型，明確爐底輥輥徑和壁厚的數(shù)值。依據(jù)流場分析的結(jié)果，結(jié)合流體的能量控制方程，利用FLUENT軟件分別對直接水冷輥和間接水冷輥的冷卻水以及爐底輥的溫度場進(jìn)行模擬分析，得出能維持輥身溫度分布均勻的輥?zhàn)又睆胶屠鋮s水流速，為進(jìn)一步的優(yōu)化設(shè)計(jì)打好了基礎(chǔ)。 最后，在滿足輥身溫度的前提下，進(jìn)一步改進(jìn)爐底輥結(jié)構(gòu)，通過增加支承輥的方式抵抗其撓曲變形，并驗(yàn)證該結(jié)構(gòu)的可行性，最終達(dá)到提高爐底輥使用壽命，節(jié)約制造成本的目的。
【圖文】：

底式加熱爐概述底式加熱爐是鋼鐵廠非常重要的鋼材加熱設(shè)備，圖 1.1 為其工作狀態(tài)，主要送并加熱材料，沿著輥底爐全部爐長每隔一定距離需要加裝一根輥底爐,鋼輥上面進(jìn)行輸送,在爐底輥上面和下面的爐膛內(nèi)都可以布置燒嘴對輥?zhàn)舆M(jìn)行常情況下爐底輥有環(huán)形輥和平輥兩種,環(huán)形輥只能用于板材的加熱,平輥可用管材、型鋼和棒材的加熱。爐底輥外層的輥套一般用耐熱鋼制成，有的輥?zhàn)庸璨牧现谱�。對于溫度較高的爐子(1000～1250℃)通常采用全水冷的爐輥或絕熱內(nèi)襯的耐熱鋼爐輥。在高溫下輸送熱處理材料的輥?zhàn)颖仨毑煌５匦D(zhuǎn)，燒或不出料時(shí)，為了防止?fàn)t輥彎曲，也要低速以每分鐘 0.5～1.5 周的轉(zhuǎn)速動。輥底式爐因物料兩面受熱，加熱較快、較均勻，廣泛應(yīng)用于鋼坯�；�、火、回火等熱處理工藝中。

圖 1.2 爐輥結(jié)構(gòu)是輥底式加熱爐的重要部件，它的工作狀況是加熱爐能否進(jìn)行正常生產(chǎn)之一，由于輥身采用耐熱合金材料制造，造價(jià)很高，而一座爐子所需的，因此通過對爐底輥進(jìn)行合理設(shè)計(jì)對降低貴重金屬消耗量具有重要意輥的發(fā)展與現(xiàn)狀式加熱爐的造價(jià)很高，投資比較大，主要原因是核心部件的價(jià)格昂貴。輥的價(jià)值在十萬元左右，以一臺爐長 60m，輥間距 0.6m 的加熱爐為例投入就要以千萬元計(jì)，因此很大程度上限制了這種爐底輥的大范圍使上世紀(jì)六十年代開始，我們國家一些知名的小型和中型的鋼廠已經(jīng)陸陸底輥進(jìn)行改革，目的就是為了降低鎳鉻合金的使用量，延長爐底輥的使工業(yè)成本。，被廣泛使用的爐底輥都是使用高鎳鉻耐熱鋼通過離心澆筑成空腹的
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TF302

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2662297