焊接渣盘的设计及其热应力分析
发布时间：2022-01-19 17:50
渣盘是转炉炼钢后用来盛放钢渣的设备，渣盘在使用过程中，存在侧壁裂纹、侧壁内凹上拱、底部凹陷及耳轴裂纹等损坏形式，并且修复困难，据统计，某企业年使用报废达19个，寿命较短。由于渣盘是铸造结构，铸造时一次成品率较低，且异地铸造存在运输成本和存储成本。因此，生产中需要一种制造方便、成本较低、寿命较高、修复方便的新渣盘。为了设计新渣盘，本文主要做了以下三个方面工作：铸造渣盘损坏形式与其热应力的关系研究、焊接渣盘设计及焊接应力分析、焊接渣盘热应力及其热疲劳分析。铸造渣盘损坏形式与其热应力关系研究部分，从渣盘工作流程分析确定渣盘工况，使用ANSYS Workbench软件模拟计算了铸造渣盘在平置工况与起吊工况在重力作用下的结构应力，结合渣盘实际工作条件模拟了渣盘在工作中的温度场，并且采用间接法，在温度场基础上求解了热应力，确定了铸造渣盘损坏形式主要是热应力作用形成。设计了两种焊接渣盘：普通焊接渣盘与框架式焊接渣盘。从焊接工艺及材料参数确定了模拟焊接应力的载荷，对普通焊接渣盘的三种不同焊接工艺方案进行了焊接应力分析，对比分析后，确定普通焊接渣盘在先焊接筋板及耳轴，最后再组合焊接，这种方案应力最小。框...
【文章来源】：内蒙古科技大学内蒙古自治区
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
渣盘实体图
用寿命及安全性都存在着一定程度的缺陷，也因此造成了资源浪费，以及用户及企业的成本损失。图1.2 铸造渣盘损坏形式目前渣盘成品率依然较低，渣盘会不同程度地出现局部裂纹和盘体损伤，时常需要对渣盘进行裂纹修补，这极大程度上拖延了生产工期，而且造成原料浪费及成本损失。渣盘使用过程中的破坏形式如图 1.2 所示，其中 A 图为侧壁裂纹，裂纹出现部位与现实生产中渣盘在装满高温炉渣后测量得到的最高温度位置相同，可以推测，侧壁裂纹与高温引起的热应力有关；B 图为底部凹陷，底部在整个工作过程中，先要受到高温钢水的冲刷，最开始的温差最大，推测底部凹陷由与温度过高，热应力过高，强度失效破坏，而且筋板的设计结构不够合理所致。因此在焊接件设计过程中
式形成原因。在分析的基础上，设计新渣盘，新渣盘设计过程中避免或减小铸造渣盘损坏形成的原因，分析新渣盘应力等，优化结构，完成设计。图1.3 焊接式渣罐1.3 选题背景和研究方法及内容1.3.1 选题的背景随着国内冶金行业的快速发展，生产规模不断加大，运营成本降低，生产附加值提高的行业需求大环境下，越来越多的钢铁冶金生产单位的渣盘产品也随市场变化调整，呈现出小成本大功效的产品势头。当今，单炉体公称容量呈超大型、高稳定性、高安全性和低成本发展趋势，而盛渣和盛液态水罐体或盘体的容积和重量也在呈大型化。重量不等的各类大型铸钢类渣盘逐渐增多，而有些用户的盛渣器只有个别尺寸或结构的示意图，还需进行二次设计，开发各种类型钢渣盛放体是当务之急，为了保证大型及超大型的盛渣体设计合理化、实用安全程度提升和投产报废率降低，相关参数化设计和模拟校核等技术随之快速的发展并成熟起来。以我国多年冶金发展过程中所积累起来的丰富设计经验
【参考文献】：
期刊论文
[1]16m3渣罐倾翻过程分析[J]. 王晓惠. 包钢科技. 2011(05)
[2]基于SolidWorks的焊接件设计技术研究[J]. 郭星,陈梅,王乔. CAD/CAM与制造业信息化. 2011(07)
[3]高炉底板用钢Q345中厚板焊接温度场模拟[J]. 刘克田,王涛,朱宝良,黄宋斌. 热加工工艺. 2011(11)
[4]防止大型焊接件吊运时变形的措施[J]. 黄建明. 中国重型装备. 2010(02)
[5]大型铸钢渣罐的开发[J]. 马金元,郝海文,宋建军. 包钢科技. 2009(06)
[6]应用SolidWorks进行焊接结构设计[J]. 郭健. CAD/CAM与制造业信息化. 2008(07)
[7]基于有限元的疲劳分析方法及实践[J]. 王彦伟,罗继伟,叶军,陈立平. 机械设计与制造. 2008(01)
[8]SolidWorks建模以及与ANSYS的接口问题探讨[J]. 李宗坤,张宏洋,王建有,李永江,杨秋贵. 中国农村水利水电. 2007(09)
[9]应用SolidWorks和ANSYS的零件有限元分析对比[J]. 常虹,时杉杉,宁国河. 广西大学学报(自然科学版). 2007(S1)
[10]渣罐复合应力的有限元分析[J]. 任学平,王秉林,高耀东,韩继铖. 包头钢铁学院学报. 2006(02)
硕士论文
[1]挖掘机动臂焊接残余应力分析与焊接顺序优化[D]. 李志永.吉林大学 2013
[2]11m3渣罐在不同工况下的耦合应力研究[D]. 窦彦.内蒙古科技大学 2012
[3]热—应力耦合作用下的深沟球轴承疲劳寿命研究[D]. 王腾.南京航空航天大学 2012
本文编号：3597302
【文章来源】：内蒙古科技大学内蒙古自治区
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
渣盘实体图
用寿命及安全性都存在着一定程度的缺陷，也因此造成了资源浪费，以及用户及企业的成本损失。图1.2 铸造渣盘损坏形式目前渣盘成品率依然较低，渣盘会不同程度地出现局部裂纹和盘体损伤，时常需要对渣盘进行裂纹修补，这极大程度上拖延了生产工期，而且造成原料浪费及成本损失。渣盘使用过程中的破坏形式如图 1.2 所示，其中 A 图为侧壁裂纹，裂纹出现部位与现实生产中渣盘在装满高温炉渣后测量得到的最高温度位置相同，可以推测，侧壁裂纹与高温引起的热应力有关；B 图为底部凹陷，底部在整个工作过程中，先要受到高温钢水的冲刷，最开始的温差最大，推测底部凹陷由与温度过高，热应力过高，强度失效破坏，而且筋板的设计结构不够合理所致。因此在焊接件设计过程中
式形成原因。在分析的基础上，设计新渣盘，新渣盘设计过程中避免或减小铸造渣盘损坏形成的原因，分析新渣盘应力等，优化结构，完成设计。图1.3 焊接式渣罐1.3 选题背景和研究方法及内容1.3.1 选题的背景随着国内冶金行业的快速发展，生产规模不断加大，运营成本降低，生产附加值提高的行业需求大环境下，越来越多的钢铁冶金生产单位的渣盘产品也随市场变化调整，呈现出小成本大功效的产品势头。当今，单炉体公称容量呈超大型、高稳定性、高安全性和低成本发展趋势，而盛渣和盛液态水罐体或盘体的容积和重量也在呈大型化。重量不等的各类大型铸钢类渣盘逐渐增多，而有些用户的盛渣器只有个别尺寸或结构的示意图，还需进行二次设计，开发各种类型钢渣盛放体是当务之急，为了保证大型及超大型的盛渣体设计合理化、实用安全程度提升和投产报废率降低，相关参数化设计和模拟校核等技术随之快速的发展并成熟起来。以我国多年冶金发展过程中所积累起来的丰富设计经验
【参考文献】：
期刊论文
[1]16m3渣罐倾翻过程分析[J]. 王晓惠. 包钢科技. 2011(05)
[2]基于SolidWorks的焊接件设计技术研究[J]. 郭星,陈梅,王乔. CAD/CAM与制造业信息化. 2011(07)
[3]高炉底板用钢Q345中厚板焊接温度场模拟[J]. 刘克田,王涛,朱宝良,黄宋斌. 热加工工艺. 2011(11)
[4]防止大型焊接件吊运时变形的措施[J]. 黄建明. 中国重型装备. 2010(02)
[5]大型铸钢渣罐的开发[J]. 马金元,郝海文,宋建军. 包钢科技. 2009(06)
[6]应用SolidWorks进行焊接结构设计[J]. 郭健. CAD/CAM与制造业信息化. 2008(07)
[7]基于有限元的疲劳分析方法及实践[J]. 王彦伟,罗继伟,叶军,陈立平. 机械设计与制造. 2008(01)
[8]SolidWorks建模以及与ANSYS的接口问题探讨[J]. 李宗坤,张宏洋,王建有,李永江,杨秋贵. 中国农村水利水电. 2007(09)
[9]应用SolidWorks和ANSYS的零件有限元分析对比[J]. 常虹,时杉杉,宁国河. 广西大学学报(自然科学版). 2007(S1)
[10]渣罐复合应力的有限元分析[J]. 任学平,王秉林,高耀东,韩继铖. 包头钢铁学院学报. 2006(02)
硕士论文
[1]挖掘机动臂焊接残余应力分析与焊接顺序优化[D]. 李志永.吉林大学 2013
[2]11m3渣罐在不同工况下的耦合应力研究[D]. 窦彦.内蒙古科技大学 2012
[3]热—应力耦合作用下的深沟球轴承疲劳寿命研究[D]. 王腾.南京航空航天大学 2012
本文编号：3597302
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/yjlw/3597302.html
