連續(xù)式石墨化爐結(jié)構(gòu)熱應(yīng)力分析與優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、本文所研究的連續(xù)式石墨化電爐是一種新爐型，與傳統(tǒng)的石墨化爐相比，連續(xù)式石墨化爐具有能耗低、生產(chǎn)周期短、生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)。新型連續(xù)式石墨化爐最大的特點(diǎn)是冷卻器的設(shè)計(jì)。由于冷卻器需要對(duì)3000℃的物料進(jìn)行強(qiáng)制冷卻。因此，需要冷卻器能夠承受很高的熱應(yīng)力。冷卻器的壽命直接關(guān)系到整個(gè)石墨化爐的壽命，本文主要分析影響石墨化爐失效的主要因素，并進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。
　　冷卻器主要分三個(gè)區(qū)段，分別由三個(gè)獨(dú)立的冷卻系統(tǒng)組成，每個(gè)區(qū)段都包括多組

2、冷卻水管，實(shí)際生產(chǎn)中，連續(xù)式石墨化爐的破壞主要發(fā)生在第一區(qū)段即冷卻器入口處。在這些區(qū)域冷卻器內(nèi)外壁溫差最大，內(nèi)外壁存在很高的溫度梯度，難以避免要產(chǎn)生熱應(yīng)力。因此，本文主要分析冷卻器入口處及第一區(qū)段冷卻水管的溫度場(chǎng)及應(yīng)力場(chǎng)，并分析影響熱應(yīng)力的主要參數(shù)。分析結(jié)果對(duì)今后冷卻器結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、制造、維修和提高使用壽命具有非常重要的意義。
　　根據(jù)冷卻器結(jié)構(gòu)具有軸對(duì)稱性，建立簡(jiǎn)化二維有限元模型，結(jié)合試驗(yàn)與設(shè)計(jì)要求按照傳熱學(xué)理論計(jì)算冷卻器內(nèi)外壁

3、溫度，使用有限元分析軟件ANSYS進(jìn)行溫度場(chǎng)及應(yīng)力場(chǎng)的分析。分析過程中分別對(duì)比固定參數(shù)與變參數(shù)對(duì)分析結(jié)果的影響，保證分析數(shù)據(jù)更接近實(shí)際，具有更高的計(jì)算精度。
　　結(jié)合有限元分析結(jié)果，找到影響熱應(yīng)力最大的因素及熱應(yīng)力最大部位，并結(jié)合實(shí)際，提出了合理的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，同時(shí)重新建立有限元模型進(jìn)行分析對(duì)比，分析結(jié)果顯示，優(yōu)化結(jié)構(gòu)很好的降低了上下拐角的熱應(yīng)力。本項(xiàng)目的研究成果對(duì)提高整個(gè)連續(xù)式石墨化爐的壽命、連續(xù)式石墨化爐冷卻器的設(shè)計(jì)水平以及冷