步進(jìn)式加熱爐內(nèi)重軌鋼坯溫度場(chǎng)與應(yīng)力場(chǎng)的數(shù)值模擬.pdf

1、鋼坯在加熱爐內(nèi)再加熱的過(guò)程是熱軋進(jìn)行生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，鋼坯加熱的情況不僅影響熱軋?jiān)O(shè)備的運(yùn)行，而且還影響到軋制產(chǎn)品的質(zhì)量。因而，對(duì)鋼坯在加熱爐內(nèi)加熱時(shí)的溫度場(chǎng)和應(yīng)力變形的模擬是十分必要的。
　　本文依據(jù)包鋼軌梁廠某步進(jìn)式加熱爐的生產(chǎn)工藝條件，采用ANSYS軟件，以重軌鋼坯為研究對(duì)象，以瞬態(tài)溫度場(chǎng)有限元法為基礎(chǔ)，建立了重軌鋼坯在步進(jìn)式加熱爐內(nèi)加熱過(guò)程的三維瞬態(tài)非線性有限元模型，計(jì)算中重軌鋼坯的熱物理參數(shù)是隨溫度變化的，而且固態(tài)相變熱的影

2、響通過(guò)等效比熱容法以比熱形式考慮進(jìn)去，鋼坯加熱時(shí)固定梁對(duì)其傳熱的影響忽略，鋼坯在步進(jìn)爐內(nèi)的換熱系數(shù)，通過(guò)分別計(jì)算對(duì)流換熱系數(shù)和輻射換熱系數(shù)，然后相加得出鋼坯加熱的綜合傳熱系數(shù)，在此基礎(chǔ)計(jì)算出鋼坯的溫度場(chǎng)；然后以彈塑性大變形有限元理論為基礎(chǔ)，將溫度計(jì)算時(shí)的單元轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的結(jié)構(gòu)單元，瞬態(tài)熱分析結(jié)果作為體載荷，溫度邊界條件刪除，定義鋼坯的熱膨脹系數(shù)、彈性模量、泊松比后，進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。溫度計(jì)算結(jié)果表明，鋼坯在步進(jìn)式加熱爐內(nèi)加熱，鋼坯的固態(tài)相變熱

3、對(duì)鋼坯加熱的影響很顯著，尤其是鋼坯內(nèi)部，隨著加熱爐溫度的升高，鋼坯的溫升曲線有個(gè)明顯的凹階段；結(jié)構(gòu)分析表明，熱應(yīng)力無(wú)約束邊界條件下，鋼坯在加熱爐內(nèi)的加熱，各節(jié)點(diǎn)位移沿各坐標(biāo)軸是線性增大的，鋼坯的加熱是一個(gè)受熱膨脹過(guò)程，鋼坯對(duì)稱面上的等效應(yīng)力在加熱二段內(nèi)達(dá)到500MPa，接近鋼坯屈服應(yīng)力；如果固定梁與鋼坯接觸不良，在鋼坯下表面施加位移約束，就會(huì)產(chǎn)生鋼坯的拱起彎曲。
　　根據(jù)鋼坯瞬態(tài)溫度場(chǎng)、瞬態(tài)熱應(yīng)力場(chǎng)、鋼坯拱起彎曲的分析結(jié)果，鋼坯拱