分分pk拾

江苏亚太特种铸钢厂有限公司
全国统一客服热线

15952602059

问题解答

当前位置:主页 > 新闻动态 > 问题解答 >

沉没辊轴头的过早断裂失效原因是什么?

  来源:亚太特种铸钢       作者:亚太小编     浏览: 次     日期:2019-09-24 10:06

 
       近日一热镀锌厂客户反映沉没辊轴头出现过早断裂现象,亚太特种铸钢技术人员到达现场进行分析,分别采用红外温度测试、热膨胀试验以及有限元数值仿真技术,并结合沉没辊的实际使用环境,详细分析了轴头断裂典型影响因素,并确定轴头与轴套材料的不一致是造成沉没辊轴头过早断裂的主要原因。 
 
       连续热镀锌生产时,钢带通过浸在锌液(温度为 460~480℃,含铝 0.12%~0.15%)中的沉没辊而改变方向,即由进入锌锅浸锌变为出锌锅。镀锌层凝固冷却,随钢带的运动而转动的沉没辊通过两侧的轴套支撑在固定架上,轴套起滑动轴承的作用。某冷轧厂热镀锌机组使用轴套材料为德国标准T800以及轴头的316L不锈钢,在上机使用7~14天后轴套通常被磨穿,且时常伴有轴头断裂发生,轴套以及轴头的这种频繁更换严重影响热镀锌生产。由下线沉没辊轴套的磨损形貌可知沉没辊在生产过程中发生严重偏磨,同时由沉没辊轴头的断裂形貌及断裂部位可知,轴套与轴头的接触部位存在高应力集中现象。 
 
       基于此,针对该热镀锌线轴头断裂以及轴套偏磨现象,采用力学分析方法及有限元数值仿真技术详细分析该沉没辊过早发生破坏的成因。 
 
沉没辊
 
       一、可能产生破坏的原因
 
       亚太特种铸钢主要分析轴头过早断裂的影响因素。沉没辊轴套与轴头的安装部位以及断裂部位可知,轴类零件的断裂破坏,通常属于以下几种情况:
 
       1、轴类零件制造时存在细微裂纹,该缺陷可通过金相试验获知;
 
       2、原始应力过高,工作时因为冲击应力过高,造成过早疲劳断裂,该应力水平可通过理论计算或现场测试获知。
 
       二、轴头与轴套的纯热膨胀应力分析
 
       基于轴头的断裂分析报告可知,该轴头在断裂前没有明显的细微裂纹,且轴头的材质金相符合使用要求。故此,可排除轴头的初始缺陷造成破坏。同时,为验证轴头与轴头在装配后浸入锌液的高温变形后的应力水平,本文采用有限元分析软件ANSYS建立轴头与轴套的接触的三维有限元模型,并对其进行热应力分析。
 
       三、轴头与轴套的工作应力分析 
 
       轴头与轴套的连接部位不仅承受巨大的热膨胀应力,同时要支撑整个沉没辊的径向位移,约束其发生位移。故此,本节以计算结果为基础,进一步详细分析沉没辊在额定工作载荷下的轴头断裂部位的应力水平。 
 
       沉没辊支撑架的两个支撑臂,在冷状态下(上线使用之前)长度基本一致,且两臂的长度之差如果达到一定水平,势必严重影响沉没辊两端轴头的反力分布。为保证计算结果的准确性,首先验证沉没辊支撑框架是否会因为温度的影响而发生几何长度变形。
 
       1、检查沉没辊支撑架的温度分布
 
       在现场详细的安装测试下,沉没辊支撑臂的偏斜主要指沉没辊支撑架在浸入锌液后,由于受热不均所造成的热膨胀不均匀的结构变形,造成的沉没辊两支撑臂轴孔不同轴的现象。故此,作者联合现场的技术人员对工作中的沉没辊进行温度实测。
 
       温度场测试工具为ThermaCAM P30便携式红外热像仪,其性能参数如下:温度测试范围-40~1000℃;测试距离 0.5~20m。
 
       由以上温度实测可知,沉没辊支撑架的两端温度分布基本相当,其局部温差基本保持在10℃左右,这种温差水平对于整个框架的结构变形影响很小,故此可得,沉没辊支撑架在实际工作中的温度变形可忽略。
 
       2、施加边界条件
 
       根据沉没辊辊身的实际受载,可确定有限元模型的边界条件,具体如下:
 
       (1)在带钢两端施加均部张力,张力大小采用 2kg/㎡;
 
       (2)施加总体重力加速度,以保证重力对模型的作用能反映到应力效果上;
 
       (3)因为沉没辊是浸在锌液里面进行工作的,因此沉没辊的浮力条件应该加上,本模型采用降低沉没辊自身的密度的方法来实现,因为沉没辊的密度一般均为7800kg/m³,而锌液的密度为7000kg/m³,因而,将沉没辊的密度均取为800kg/m³,以模拟浮力对沉没辊的整体影响;
 
       (4)在钢板内表面与沉没辊辊身外表面以及轴头与轴套分别建立接触对,并定义钢板与沉没辊支架的接触摩擦系数为 0.05(现场的经验值)。
 
       基于以上边界条件,即可展开计算。
 
       3、计算结果分析
 
       这种材料配合下的沉没辊轴头,在正常工作状态下的热机耦合应力水平可达285MPa,该应力水平对于轴头材质的屈服极限以及强度极限,均明显偏高,不能保证轴头的稳定安全使用。 
 
       由本次报告的计算分析,可得到如下主要结论:
 
       1、轴头与轴套之间的纯热膨胀力过高(可达 260MPa),说明轴头与轴套的材料选择不合理;
       2、轴头在正常工况中的热机耦合应力可达 285MPa,该应力水平明显高于该轴头的低周疲劳寿命。
 
       由此可知,轴头与轴套的材料选择是不合理的,建议更改轴头或者轴套的材料种类,以避免过高的附加热膨胀应力。亚太特种铸钢分析结果在另外一家热镀锌厂得以证实,该热镀锌厂的沉没辊更换周期有明显改善。 

 
网站分分pk拾| 关于亚太 | 产品中心 | 新闻动态 | 技术知识 | 应用案例 | 荣誉资质 | 配套设备 | 联系我们 |

江苏亚太特种铸钢厂有限公司专业生产销售:炉底辊沉没辊辐射管玻璃辊等产品,价格公道,规格齐全,欢迎前来咨询报价!

Copyright © 2007-2019 江苏亚太特种铸钢厂有限公司 版权所有 网站地图

联系人:陈经理 电话:0523-88541888 手机:15952602059 江苏省泰州市姜堰区蔡官工业区 技术支持:

北京赛车pk拾论坛 北京赛车pk10平台网址 北京赛车pk拾助赢软件 北京赛车pk拾官网 欢乐棋牌官网 欢乐棋牌 欢乐棋牌 北京赛车pk拾论坛 欢乐棋牌 甘肃快3