割嘴零件设计和钢包的模拟仿真

发布时间：2017-04-11 05:20

  本文关键词：割嘴零件设计和钢包的模拟仿真，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：割嘴是割炬的重要部分,割嘴质量的好坏影响着割嘴的使用寿命和割件的质量。现在市场上的割嘴一般是利用铜合金作为材料,运用机械加工工艺生产割嘴。铜合金材料熔点较低,切割时火焰碰在割件上的返回焰温度过高使合金产生融化而使嘴口堵塞;铜合金材料的硬度也较低,使割嘴的使用寿命减少。机械加工成本较高,生产规模较小。本文拟采用金属注塑成型技术生产不锈钢割嘴,在改进工艺的同时改进了割嘴的质量。钢包是用来对初炼炉、电弧炉、平炉、转炉所熔钢水进行精炼,并且能调节钢水温度,工艺缓冲,满足连铸、连轧的重要冶金设备。钢包是炉外精炼的主要设备之一,是炼钢和连铸之间的中介容器。为了提高连铸工件的质量,钢包中钢水的温度不能过低,本文对钢包的温度分布做了研究分析;近些年,钢包发生事故频繁,本文也对钢包的结构应力做了模拟研究。有限元仿真模拟在现代已经是一个相对成熟的计算机数值模拟技术。其优点是可以降低实验成本,对实验有一定的指导意义。所以现在数值模拟分析方法在工业中的应用也越来越广泛。随着个人计算机技术的飞速的发展,个人计算机已经可以满足一般的工程设计分析的要求,也降低了进入仿真模拟领域的门槛。本文对割嘴的结构进行了优化,利用有限体积法,使用ANSYS Workbench软件中的流体分析软件FLUENT对割嘴的流体做了速度分析,同时还分析了割嘴在切割物体时的气体速度。从而验证了设计的可行性。本文使用3D建模软件CREO对钢包的空包、加盖空包、满包做了建模。使用ANSYS Workbench软件对空包、加盖空包、满包的状态进行了稳态热分析和瞬态热分析。同时以热分析结果作为载荷计算了钢包的热应力。
【关键词】：割嘴 钢包 金属注塑成型 仿真模拟 ANSYS Workbench
【学位授予单位】：青岛科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG48;TF341.6
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 绪论9-37
• 1.1 割嘴概述9-12
• 1.1.1 气割9-11
• 1.1.2 割嘴11
• 1.1.3 传统割嘴11-12
• 1.1.4 割嘴研究现状12
• 1.2 金属注塑成型(MIM)12-15
• 1.2.1 金属注塑成型产业结构及效益12-13
• 1.2.2 金属注塑成型的工艺流程13
• 1.2.3 工艺比较13-14
• 1.2.4 金属注塑成型技术的局限性14-15
• 1.2.5 金属注塑成型的材料选用范围及零件设计准则15
• 1.2.6 割嘴的金属注射成型工艺15
• 1.3 钢包概述15-23
• 1.3.1 钢包的模型及传热简介15-16
• 1.3.2 国外学者的研究16-17
• 1.3.3 国内学者的研究17-18
• 1.3.4 钢包的设计原理18-20
• 1.3.5 钢包内衬耐火材料20-21
• 1.3.6 钢包的热模型建立21-22
• 1.3.7 钢包的力学分析22
• 1.3.8 钢包发生的事故22-23
• 1.4 三维建模软件CREO介绍23-24
• 1.5 有限元分析24-35
• 1.5.1 有限元方法的发展历程24-25
• 1.5.2 有限元分析基本简介25-26
• 1.5.3 有限元分析的发展趋势26-28
• 1.5.4 有限元分析ANSYS Workbench软件简介28-33
• 1.5.5 FLUENT软件介绍33-35
• 1.6 本文研究目的、意义和内容35-37
• 2 割嘴的结构设计以及仿真模拟37-53
• 2.1 模型的改进过程37-45
• 2.1.1 传统模型的建立37-39
• 2.1.2 第一次模型的改进39-41
• 2.1.3 第二次模型的改进41-45
• 2.2 材料参数的获得45
• 2.3 割嘴气体流场的仿真模拟45-52
• 2.3.1 流体学基础介绍45
• 2.3.2 流体模型的建立45-47
• 2.3.3 流体模型的网格划分47-48
• 2.3.4 流体模型的边界条件48-49
• 2.3.5 流体模型的模拟结果49-52
• 2.4 小结52-53
• 3 钢包的仿真模拟53-76
• 3.1 钢包传热过程分析53-54
• 3.2 钢包的应力过程分析54
• 3.3 钢包模型的建立54-57
• 3.3.1 钢包模型的参数54-55
• 3.3.2 钢包模型求解方程55-57
• 3.4 钢包的物理参数57-59
• 3.4.1 对流系数的推导58-59
• 3.5 钢包的热分析59-70
• 3.5.1 模型的建立59-61
• 3.5.2 钢包材料参数的设定61-62
• 3.5.3 钢包的网格划分62-63
• 3.5.4 钢包的加载以及求解63-70
• 3.6 钢包的热应力计算70-74
• 3.6.1 热应力计算的边界条件以及载荷70-72
• 3.6.2 热应力计算的求解72-74
• 3.7 小结74-76
• 4 结论与展望76-77
• 参考文献77-80
• 致谢80-81
• 硕士期间发表的论文81-83

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