冶金设备有限元分析技术的应用.pdf

第14卷第3期 矿止工程 216 年 6 月 Mining Engineering 39 烧结球团 冶金设备有限元分析技术的应用 贺晓辉 (中冶北方工程技术有限公司，辽 宁 大 连 116000) 摘要：对有限元分析在冶金行业应用情况作了相关阐述，并具体分析了有限元分析技术在烧结球团设 备设计中的应用。 关键词：冶 金 ；烧结球团设备；有限元；分析技术；应用 中图分类号：TF3 文献标识码：A 文章编号：1671 8550 (2016) 03 一0039一02 引言 烧结球团设备工作环境恶劣，所关注的包括强 度、振动、疲劳破坏、传热及热应力等问题，需要 CAE技术辅助解决，来更好的实现冶金设备的机 构功能。 1有限元分析在冶金行业应用情况 静力分析。静力分析模块目前取得的主要 成果包括：烧结混料机的有限元分析与剩余寿命研 究、高炉开孔后炉壳有限元静力和屈曲分析、基于 AN SYS的烧结机台车体有限元分析、带式烧结机 新型星轮有限元分析、烧结机压料装置中轴压厚壁 圆筒有限元分析、烧结机台车卡轮轴承有限元分析 等。 振动分析。不同的设备结构都有自身固有 的振动频率，结构的共振频率被激活时，某些冶金 设备工作时可能会发生共振现象，因此对结构进行 动态特性分析是必要的。振动分析模块目前取得的 主要成果有：轧机液压压下谐响应特性研究、超长 重型凿岩钎杆的谐响应研究、SYK2U 5 型圆振动 筛的有限元分析及结构优化改进1、轧机主传动系 统动态特性有限元分析等。 热分析。冶金设备尤其是烧结球团设备大 多工作环境恶劣，许多重载设备如烧结机台车、焙 烧机台车、环冷机台车等长期工作在高温粉尘环境 下，其环境温度并不恒定，而反复变化，热应力也 随着反复变化，从而使材料受到疲劳损伤，对设备 进行热分析，加强结构、改进设备材料，十分必 收稿日期： 2016 03 06 作者简介：贺晓辉（1982 ） ，男 （ 汉族） ，辽宁海城人，中冶北方 工程技术有限公司烧结球团设计院工程师。 要。热分析模块目前取得的主要成果有：带式烧结 机台车篦条有限元分析、带式烧结机台车三维造型 及有限元分析、烧结机关键零部件有限元分析及 优化设计、热风阀温度场的有限元分析等。 冲击碰撞、瞬态响应分析。冶金设备工作 环境复杂，设备受冲击碰撞部分工况较常见，严重 影响设备寿命及运行可靠性，因此，有必要进行碰 撞、瞬态响应分析。瞬态响应分析模块目前取得的 主要成果：1 ) 粉末冶金温压斜齿轮传动性能研究； 2 ) 球磨机磨球运动学分析及波形衬板几何参数优 化2。 刚体动力学分析。部分冶金设备需要获取 其运转参数，以便为结构优化、设计改进提供一定 的数据支持，较之真实样机实验，刚体动力学计算 机仿真是实现此途径的较为经济、快捷的手段。刚 体 动 力 学 分 析 模 块 目 前 取 得 的 主 要 成 果 ：1) 400m2带式烧结机力学分析与仿真；2 ) 新型带式 烧结机研制中的虚拟样机技术。 疲劳分析。静力分析考虑更多的是极限强 度，但实际上许多冶金设备其大部分工况变载荷居 多，如果设备长期处于加载与卸载的交替变化当 中，即使静力在安全水平范围内，也会在某一时刻 突然破坏失效，因此，针对疲劳载荷的分析是必要 的。疲劳分析模块目前取得的主要成果：1 ) 烧结 混料机的有限元分析与剩余寿命研究；2 ) 连铸钢 包回转台疲劳强度的应用研究；3 ) 张力辊三维有 限元分析及改造方案。 流体分析。冶金过程中，冶金物料、空气 介质、密封介质等均为流体，模拟其动态过程具有 重要意义。流体分析模块目前取得的主要成果：复 杂零件粉末注射成形多相流动过程三维数值模拟、 微波加热流体的动态过程模拟。 40： 妒泌工程 :寒.W卷第,3期 非线性分析。非线性分析模块目前取得的 生要成果有：宝钢3#高炉炉壳孔洞应力弹性分析、 提高带式烧结机蜃轮承载能力的研究等。 以上有限元分析具体模块在CAE辅助设计中 的结构见图1。 E M M3 B I I 赛 M SB 21 ( R | I E00D Q H 图1 CAE辅助设计结构图 2烧结球团设备应用案例2烧结球团设备应用案例 2 . 1 实例一：环冷机台车辊臂有限元分析2 . 1 实例一：环冷机台车辊臂有限元分析 台车辊臂的三维模虚由SolidWOTks建立A 应用 SolidWorks simulation软件提供.的自:,造应网格划分功 能对台车辊臂划分网格，分别对比了辊臂侧板铸造圆 角大小对危险截面的影响（ 如图2)，以及辊臂细端有 无加强板对危险截面的影响（ 如 :图 .3) . 夺 图2辊臂侧板铸造圆角大小对危险截面的影响 图3辊臂细端有无加强板对危险截面的影响 台车辊臂材料为Q235，曲轴材料为40Cr, 相 应材料参数：密度T 85 kg/m3 , 弹性櫈量为20D GPa，泊松比0.29。 2 . 2 实例二：环冷机卸料曲轨刚体动力学分析2 . 2 实例二：环冷机卸料曲轨刚体动力学分析 以球面方程计算程序得出曲轨曲线点坐标，如 图 4 生成空间曲线；再甩扫描命令生成曲轨模型, 台车零部件三维建模有部分特征被压缩，水平轨 维建模部分被简化而不影响仿真，模型如图5、 在台零. 上施加#钥:力同向，太小随时雨变化的力來 模拟卸料过程后，可在软件中实时观蔡车轮与曲轨 的接触情况，从而判断台车在下降阶段及上升阶段 内外牢轮是否架空，可进步判断出曲轨的设计是 否能够满足应用要求。 0) H K T O 董 著0 1 B O O F 3 8 7 9 . 9 8 0 , 9 “ 6ali s -3 7 6 6 . 6 3 0 , 1 0 7. 1 3.1 7 . 2 4 I -3 6 S 3 .2 1 0 ,1 2 3. 0 8.2 7 . 8 5 I -3 5 S 9 .7 2 0 , 1 3 8. 5 4,3 8. 4 6 -3 4 2 6.1 7 0,1 5 3. 4 9.4 9. f f t -3 3 1 2.5 5 0,1 6 7.9 4,5 9 . 6 8 -3 1 9 8.8 7 0,1 8 1. 9, 7 0. 2 9 -3 0 8 5 . 1 4 0 ,1 9 5. 3 5,8 0 . 9 D -2 9 7 1 . 3 4 0 . 2 0 8.3,9 1 . 5 1 -2 8 5 7. 4 9 0 . 5 2 0. 7 B. 1 0 2. 1 2 2 1 7 2 . 3 1 0 . 2 7 2.0 9,5 3 4 . 9 4 2 0 5 7 . 7 7 0 , 2 7 5.5 6,6 6 5 . 0 4 1 9 4 3 . 1 9 0 , 2 7?. 8 8,7 9 5 . 1 3 -1 8 2a 5 8 0,2 7 9. 0 5, 9 2 5 . 2 3 -m 3.9 S 0 , 2 7 9.0 8.1 0 5 5 . 3 2 -1 5 9 9 . 3 3 0 ,2 7 7.9 6,1 1 8 5 . 4 2 -1 4 8 4 . 7 8 0 ,2 7 7.0 1,1 2 9 6 . 9 -1 3 7 0 . 3 7 0 . 2 7 7.3 7, 1 3 7 7 . 8 -1 2 5 6.0 B 0 , 2 7 8. 6 8,1 4 3 6 . 6 -1 1 4 1 . 8 0 0 . 2 3 0.7 5,1 4 7 7 . 5 5 -6S 5 .1 9 0 , 2 9 5.3 8,1 4 9 4 . 3 9 -5 7 1 . 0 6 0 ,3 0 0.3 2,1 4 6 2 . 3 -4 5 6. 9 2 0 . 3 0 6.3 5, 1 4 1 6. 6 9 -3 4 2 . 7 5 0 . 3 1 1.6 2,1 3 6 9 . 6 7 -2 2 a S 3 0 3 1 6.2 9.1 3 2 2 , 6 4 图4空间曲线图 图5台车零部件三维建模 图6台车零部件三维建模 3结语 综上所述，有限元分析作为计算机辅助工程中 的一种力学分析手段，已经为烧结球a 设备研发和 优化提供了有效的帮助，并将发挥越来越重要的指 导作用， 参考文献： 1 理晓錄. SYK M 4 5 型.歸嫌参筛的：有 限 元 分 析 结 构 优 . . 化放进: D . 太原：太原S Q iic 学 . 2013. 2 孙属扶.球磨机磨:球运:翁学分析及波形衬叛jv何 参 数a化 _ D . 沈陌:：东池大摯* IS12. 第 1 4 卷第3 期 2016年 6 月 # 止工程 Mining Engineering41 设备与维修 某铁矿干料系统试车介绍 常 校 亮 王 星 亮 (中冶北方工程技术有限公司，辽 宁 大 连 116600) 摘要：详细介绍了西澳洲某铁矿干料系统试车，从试车前的准备到带负荷试车，包括安装检查，预试 车，单体试车，无负荷联动试车，带负荷联动试车等阶段，对试车过程中出现的问题进行了分析，并提出 了解决方案。 关键词：单体试车；无负荷联动试车；带负荷联动试车 中图分类号：TD451 文献标识码： A 文章编号：1671 8550 (2016) 03 0041 03 引言 进 入 2 1 世纪之后，随着中国经济的高速发展，铁矿需 求量急剧增加，而国内铁矿供应量远不能满足钢铁工业要 求 ，铁矿石自给率持续下降1，国内企业开始到海外开发 矿山。文中介绍的铁矿位于澳大利亚西北部、印度洋东岸， 属澳洲境内大量未开发的地域之一，项 目 于 2009年 动 工 ， 第一条线2012年末建成进行调试工作。通过对该矿干料系 统的调试，介绍澳洲铁矿调试的相关要求和内容。 1工艺介绍 干料系统，即粗破碎系统，处理原矿规模8. 400万吨/ 年 ，建在采场附近，粗 破 碎 共 选 用 4 台旋回破碎机，为半 移动式破碎站，给料设备为360t的自卸矿车。粗破碎后的 物料通过两条并行的胶带机运输线输送至粗碎料堆，每两 台破碎机共用一条胶带机运输线，每条运输线通过一台卸 矿车向粗矿堆卸矿。粗 矿 堆 下 方 设 6 条带式输送机直接向 收稿日期：2016 01 23 作者简介：常 校 亮 （ 1984 ） ，男 （ 汉族） ，河北邯郸人，中冶北方 工程技术有限公司选矿设计院选矿工程师。 主厂房内的6 条自磨生产线供矿，每条带