首钢2500立方米高炉无料钟炉顶布料器整体力学性能研究

摘要

首钢一号高炉采用无料钟炉顶布料器，布料器处于高炉炉顶，中心环境温度高达300摄氏度，该布料器用循环水冷却、氮气密封，以便保持内部温度不高于50摄氏度。无料钟炉顶布料器在工作过程中除受机械应力外，还存在由于布料器整体温度不均造成的热应力，有必要对其进行整体力学性能分析，给出整体力学性能评价，提出相关改进建议和方案。 本文建立了布料器齿轮箱箱体三维有限元模型，对齿轮箱箱体进行了静力分析，得出了齿轮箱箱体整体应力与位移分布。研究了箱体局部结构尺寸改变对箱体整体应力分布的影响，提出了新的结构设计方案。建立了上水槽的三维有限元模型，对其进行了温度场分析和机械应力场分析，以及考虑温度影响的热机耦合分析，得出了各种情况下的应力分布状况，并提出改进方案。建立了旋转圆筒三维有限元模型，对其进行了温度场分析、机械应力场分析、热应力分析、热机耦合分析，得出了各种情况下的应力分布状况，同时对旋转圆筒进行了模态分析，得出其固有频率。建立了旋转圆筒与上水槽之间法兰联接的三维有限元模型，对其进行了接触分析，得出整体法兰联接应力分布状况，分析了影响法兰联接的各种因素，并提出了改进措施。

目录

文摘

英文文摘

独创性说明及关于论文使用授权的说明

引言

1文献综述

1.1炉顶装料设备的发展概况及特点

1.1.1钟式炉顶

1.1.2钟阀式炉顶

1.1.3无料钟炉顶

1.2布料溜槽传动齿轮箱及其技术发展

1.2.1传动系统

1.2.2无料钟炉顶的几种布料方式

1.2.3布料器的常见故障

1.3无料钟炉顶的控制技术应用

1.3.1数据采集功能

1.3.2布料方式控制

1.3.3探尺控制

1.3.4设备顺序控制

1.3.5监视和报警

1.3.6无料钟炉顶研究现状

1.4应用虚拟样机技术及有限元法研究冶金设备力学行为

1.4.1冶金设备的特点和进展

1.4.2冶金设备力学行为的研究目的和面向对象

1.4.3冶金设备力学行为的研究方法及其进展

1.4.4虚拟样机技术

1.4.5ANSYS软件介绍

1.4.6静力学分析的基本概念及流程

2课题来源和意义

2.1课题来源

2.2课题目的

2.3课题意义

3齿轮箱箱体静力学性能分析

3.1齿轮箱箱体的有限元计算

3.1.1有限元模型的建立

3.1.2边界条件

3.2结果分析及对比

3.3小结

4上水槽力学性能分析

4.1上水槽机械应力分析

4.2上水槽温度场分析

4.2.1温度场有限分析方法主要原理及内容

4.2.2上水槽温度场分析

4.3上水槽热机耦合分析

4.3.1耦合场分析主要原理

4.3.2上水槽热机耦合分析主要内容

4.3.3结果分析及改进措施

4.4小结

5旋转圆筒力学性能分析

5.1旋转圆筒工作条件

5.2旋转圆筒机械应力分析

5.2.1模型建立与网格划分

5.2.2材料属性及模型边界条件

5.2.3结果分析

5.3旋转圆筒热应力分析

5.3.1旋转圆筒的温度场分析

5.3.2旋转圆筒的热应力场分析

5.4旋转圆筒热机耦合有限元分析及结果

5.5旋转圆筒模态分析

5.5.1模态分析概述

5.5.2旋转圆筒模态分析频骤及内容

5.6小结

6法兰接触分析

6.1接触分析有限元方法介绍

6.2元料钟炉顶布料器进行接触分析的必要性

6.3法兰接触分析有限元模型的建立

6.4材料特性、网格划分及边界条件

6.5结果分析与讨论

6.6小结

结论

参考文献

在学研究成果

致谢