步進式加熱爐內(nèi)重軌鋼坯溫度場與應力場的數(shù)值模擬.pdf

1、鋼坯在加熱爐內(nèi)再加熱的過程是熱軋進行生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，鋼坯加熱的情況不僅影響熱軋設(shè)備的運行，而且還影響到軋制產(chǎn)品的質(zhì)量。因而，對鋼坯在加熱爐內(nèi)加熱時的溫度場和應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象，以瞬態(tài)溫度場有限元法為基礎(chǔ)，建立了重軌鋼坯在步進式加熱爐內(nèi)加熱過程的三維瞬態(tài)非線性有限元模型，計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、響通過等效比熱容法以比熱形式考慮進去，鋼坯加熱時固定梁對其傳熱的影響忽略，鋼坯在步進爐內(nèi)的換熱系數(shù)，通過分別計算對流換熱系數(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)計算出鋼坯的溫度場；然后以彈塑性大變形有限元理論為基礎(chǔ)，將溫度計算時的單元轉(zhuǎn)化為相應的結(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，進行結(jié)構(gòu)分析。溫度計算結(jié)果表明，鋼坯在步進式加熱爐內(nèi)加熱，鋼坯的固態(tài)相變熱

3、對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明顯的凹階段；結(jié)構(gòu)分析表明，熱應力無約束邊界條件下，鋼坯在加熱爐內(nèi)的加熱，各節(jié)點位移沿各坐標軸是線性增大的，鋼坯的加熱是一個受熱膨脹過程，鋼坯對稱面上的等效應力在加熱二段內(nèi)達到500MPa，接近鋼坯屈服應力；如果固定梁與鋼坯接觸不良，在鋼坯下表面施加位移約束，就會產(chǎn)生鋼坯的拱起彎曲。
　　根據(jù)鋼坯瞬態(tài)溫度場、瞬態(tài)熱應力場、鋼坯拱起彎曲的分析結(jié)果，鋼坯拱