[發明專利]一種大型光亮退火馬弗管等蠕變壽命的設計方法

有效

• 申請號: 201210291154.1
• 申請日: 2012-08-15
• 公開（公告）號: CN102819649A
• 公開（公告）日: 2012-12-12
• 發明（設計）人: 孫朝陽;武傳標;張清東;李瑞;楊競
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

技術領域

本發明屬于冶金領域，涉及一種主要用于大型立式光亮退火馬弗爐，實現帶鋼的光亮退火工藝的大型光亮退火馬弗管等蠕變壽命的設計方法。

背景技術

近年來，廣泛應用于汽車、電子、建筑、家電和五金等行業的不銹鋼光亮板（BA板）以其良好的耐蝕性和鏡面般的光亮正受到人們越來越多的青睞。光亮退火處理工藝是生產光亮不銹鋼板的關鍵工序，大型光亮退火爐是光亮退火生產線的主要設備，如圖1所示，為一典型馬弗爐結構。該馬弗爐內有一根光亮退火馬弗管，內部充滿保護氣體，外部采用40個沿馬弗管切線方向180度布置的LPG燃氣燒嘴加熱馬弗管，馬弗管溫度1350K左右，馬弗管再將熱量傳導給帶鋼，實現不銹鋼帶的光亮退火。馬弗管上端用法蘭固定，下端自由伸長液封。馬弗管全長28m左右，由12段不同厚度、不同尺寸的鋼板焊接而成，內徑為1.8m不變，如圖2所示。馬弗管長期在高溫及自重作用下，再加上溫度不均，會出現許多缺陷，如徑縮、截面變形、蠕變伸長等，使馬弗管報廢，嚴重影響了生產進度和增加了生產成本，因此，馬弗管的正常運轉與否直接影響到不銹鋼板帶光亮退火的質量和產量。

目前使用的馬弗管，是由12段不同厚度不同尺寸的鋼板焊接而成。由于正常工作時，馬弗管要承受自重作用，且長期在高溫情況下使用，再加上燒嘴噴射燃氣燃燒的不均勻，使馬弗管不同位置蠕變變形相差很大，從而導致各段蠕變變形和持久壽命不一致。盡管現有設計采用上端厚度大，下端厚度小，但設計時未考慮馬弗管實際運行的溫度分布和各段受力不均，使得馬弗管的不同區段的蠕變壽命嚴重不一致。在使用一定階段后靠近上端的位置變形嚴重，導致馬弗管整體報廢，馬弗管的整體壽命較低。然而其他大部分區段變形較小，蠕變壽命未達到材料的壽命極限。所以研究設計一種等蠕變壽命的馬弗管意義重大。

發明內容

本發明的目的是提出一種使光亮退火馬弗管滿足等蠕變壽命的設計方法，解決原有馬弗管不同部位蠕變變形和持久壽命相差較大的問題，使馬弗管上下不同區段在使用相同時間的蠕變變形接近相等，繼而可延長馬弗管的整體使用壽命，減少修復和更換次數，大大節省成本。

馬弗管的蠕變變形或蠕變壽命與溫度和應力相關，為了實現等蠕變壽命，需要對馬弗管上的溫度和應力進行綜合分析，使各段蠕變壽命在實際使用時達到近似一致。馬弗管上端固定下端自由伸長，正常工作時只承受自重作用，因此馬弗管上不同位置的應力與馬弗管的尺寸直接相關，可通過合理設定馬弗管不同區段的厚度和尺寸來改變馬弗管上的應力，結合模擬計算所得馬弗管上的溫度，使馬弗管不同區段的蠕變變形或蠕變壽命接近相等。

本發明的技術方案是一種大型光亮退火馬弗管等蠕變壽命的設計方法，具體設計方法如下：

步驟1：步驟1：設定馬弗管的直徑，分為12個加熱區段，根據退火帶鋼材質、尺寸規格、退火速度帶入公式（1）計算出馬弗管不同區段的內壁熱流密度：

q=QS=S′vρQ′πdl---(1)]]>

式中，q為每個加熱段馬弗管內壁熱流密度，w/m²；

Q為帶鋼單位時間內帶走的熱量，J；

S為每個加熱段馬弗管內壁表面積，m²；

S′為帶鋼截面面積，m²；

v為帶鋼運動速度，m/s；

ρ是帶鋼的密度，kg/m³；

Q′為帶鋼單位時間單位質量吸收的熱量，J；

d為馬弗管內徑，m；

l為每個加熱段馬弗管長度，m；

根據公式（2）可算出Q′，

Q′=CΔt????????????????????????????????????????????（2）

其中，C為帶鋼比熱容，J/kgK；

Δt為帶鋼溫度變化量，K；