文档介绍：中南大学
硕士学位论文
钢管加热炉新型炉内辊的设计与材料优选
姓名:费明利
申请学位级别:硕士
专业:材料工程
指导教师:邓运来
20061101
摘要本文针对在高温加热炉内从钢管坯炉内辊表面的氧化铁粘附引起的钢管表面质量差难题,结合钢管加热炉改造工程实际,对原有炉内辊进行了改进设计与材料优选研究。采用高温氧化铁力学行为的薄板形交模型分析表明炉内辊不粘钢的条件是辊面温度控制在嬉韵隆T诖嘶∩希杓屏斯跆迥诒谕ㄋ淙吹男滦吐辊,用出水口截面积大于进水口截面积方案提高了炉内辊的使用性能。解析模型分析表明新、旧型炉内辊结构参数与冷却方式是影响粘钢的重要因素。解析模型和有限元模型分析均表明,在使用初期,新型炉内辊内外表面温差大,产生于炉内辊内壁的最大周向热拉应力大于>」苋绱耍导使程中可能是由于热应力使内壁表面开裂后得到松驰,裂纹未深入扩展,因而新型炉内辊未出现初期断裂失效现象。建立了炉内辊磨损量和炉内辊表面温度、热应力的实时动态关系曲线,为炉内辊的使用安全性提供了判断标准;建立了不同导热系数材料的温度ニ鹎撸为炉内辊材料性能的优化设计提供了参考。优选出的高高高腿韧懔酥票感滦吐诠醯囊G蟆9ひ凳验表明新型炉内辊达到了不粘钢的效果。关键词:无缝钢管;炉内辊;粘钢,温度场;热应力;耐热钢中南大学硕士学位论文摘要
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作者签名:作者签名:选苄原创性声明关于学位论文使用授权说明本人声明,所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了论文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留学位论文,允许学位论文被查阅和借阅;学校可以公布学位论文的全部或部分内容,可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文;学校可根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文。导师签名:
第一章文献综述钢管加热炉的炉内辊简介在钢管制备过程中,管坯需要进行再加热,再加热过程通常在步进炉内进行,一般步进炉出炉辊道由根辊子组成,布置于同一水平线上,如图猯所示。图中的圆形零件就是炉内辊的辊头部分嵯,辊子悬臂置于炉内,另一端用链条传动,辊子内部通水冷却。炉内辊包括两大部分,辊头和辊轴。零件示意图如图尽图止芗尤嚷诘某雎醯辊头的痛ξ9ぷ鞑勖妫С挪⑹渌透止埽诼拥哪诓俊9踝又胁有一对圆锥滚子轴承。冷却水经进水管进入辊体,从空心辊轴流出。最小处内径饩图卜诠趿慵疽馔中南大学工程硕士学位论文
钢管加热炉的炉内辊失效分析炉内辊有无水冷和水冷之分,水冷炉内辊的结构发展到现在大至有四种。分别如图、图⑼.屯所示。图诠踅峁挂图卜诠踅峁苟图诠踅峁谷结构一只对辊轴进行冷却;结构二将辊轴伸长到辊体的端部,以增强对辊体受力位置的支撑作用,同时使冷却水进入辊体的内壁,直接对辊体进行冷却;结构三主要是在腔内增加了填充料;结构四较复杂,是在辊体与辊轴装配后,焊好端头盖板,再浇入低熔点金属铝,最后焊中间盖板,再做真空处理。真空室的作用是抵消低熔点金属的热胀冷缩作用】。上述的各种结构,均有其优缺点,在生产应用中仍然是几分天下,:图诠踅峁顾厂内都在使用。中南大学工程硕б谅畚第一章文献综述桓前澹一水管,还踔‘狫
矽:唑影响的元烈”。硬度相同时,吭黾樱湍バ砸苍黾印<尤胩蓟镄纬稍石坏ノ换嗬氲哪ニ鹆浚一各圆锥形磨粒与磨损表面夹角的正切的平均值;辉睾桑槐荒ニ鸩牧系挠捕取⒐趺婀磕ニ穑吹腣字形辊变成了中危咕植勘诤窦醣⒏呶卵趸诤窦跣 8呶孪鹿趺姹谎趸拐灞诤窦跣』虮荒ゴ⒐趺娌掣窒窒螅贾卤砻娲植诓黄剑驳耐蛊鸬牟糠只峄烁止鼙面,严重影响钢管的质量甚至使钢管不合格。⒛诓坎盐苹蚨狭眩鸫┧鹿省第一、二种情况属正常失效形式,在设计寿命的考虑之内。第三、四种失效形式会使炉辊在设计寿命之前就失效,大大影响钢厂的生产,断裂失效还可能引起安全事故,要严格控制。总的来说,失效形式有三种:磨损、粘钢和裂纹。.湍バ杂肓盐魄阆虻墓叵磨损分粘着磨损、磨料磨损、表面疲劳磨损、腐蚀磨损等多种,发生在炉内辊与钢管间的磨损以粘着磨损和磨料磨损为主。两粗糙表面接触时,实际上是微凸体的相互接触。在压力的作用下,会在接触区的某些部分发生粘着。如果两表面有相对运动,,表现为工作表面材料的损失L岣吡慵哪湍バ猿烁纳票砻娲植诙戎猓钪匾5方法是从材料成分、组织、力学性能入手,从本质上提高材料的耐磨性。磨损的普遍规律是硬度越高,耐磨性就越好。如磨料磨损简化模型公式为【经过热处理的钢,