,1300 北京科技大学学报 第31卷 测定料层内不同高度位置的温度变化是十分困 (2)结构分析边界条件.支撑板与烧结台车算 难的，因此根据前人对烧结杯实验中料层温度变化 条接触部位施加完全约束，其他面为自由边界.支 规律的研究，结合烧结机尾红外摄像仪测量的料层 撑板随台车运行时，在不同阶段承受的上部料层压 温度分布，并考虑料层的自蓄热作用，给出料层不同 力是变化的，当烧结结束时，支撑板所受的负荷达 高度位置的温度变化如图2所示.在台车箅条以 到最大值，为简化计算，取支撑板最大载荷作为支 下，支撑板周围的废气温度利用实测风箱废气温度 撑板的外载荷，并忽略侧面窄面上的压力，烧结矿 给出， 密度随配料发生变化，根据烧结机台时产量及料层 1600 -12mm ▲-180mm =-300 厚度估算烧结矿密度为2000kgm-3,根据每块支 ←-360mm--420mm---40mm- 1400 撑板平均支撑的烧结饼面积计算出作用在支撑面上 1200 的载荷，温度载荷由温度场计算结果直接给出 1000 本文应用基于有限元的ANSYS软件模拟支撑 800 板在烧结过程中的温度及应力变化情况，计算采用 600 间接耦合的方式进行，根据料层高度及烧结时间计 400 算平均垂直烧结速度为21 mm'min1,烧结温度取 200 1300℃，燃烧带宽度取30mm, 101520 25 烧结时间min 2计算结果与分析 图2料层内不同高度位置的温度变化 2.1支撑板温度分析 Fig-2 Change in temperature at different heights of the sintering 烧结不同阶段支撑板内温度分布情况如图3所 bed 示 N N N N 74.985 74985 151.76 151.764 154,482 134482 238529 238.529 233.979 233979 325.29 325293 313.470 313470 412057 412.057 392,973 392973 49882 498.821 472.470 472.470 585.586 585.586 551.9%7 551967 672.350 672.350 63146 631465 759.114 759114 710.962 710.962 822215L 822215 768.778 768778 支撑板表面 支撑板内部 支撑板表面 支撑板内部 b 图3烧结不同阶段支撑板温度分布·()最高温度时刻；(b)烧结结束时刻 Fig.3 Temperature distribution of the stand in different sintering stages:(a)time of the highest temperature:(b)time of the burn through point 从图中看出：整个烧结过程中，当燃烧带到达支 1000 =■=0mm 43 mm ---128mm ---257mm 撑板1/2高度时，支撑板温度达到最高，位于支撑面 ◆--171mm ◆--300 4--86mm 4--214mm mm 800 *--345mm 角部，达到822.2℃.当烧结结束时，支撑板最高温 度下降到768.8℃，位于支撑板中上部靠近支撑面 600 的位置，支撑板下部靠近箅条的位置温度为500℃ 400 左右：台车箅条下面支脚部位温度始终较低，小于 100℃.整体来看，支撑板上半部分温度普遍高于下 200 半部分，而且最高温度位置在烧结过程中，始终位于 200 400 600 800 10001200 中上部，上半部分温度高，高温持续时间长，对材料 时间s 性能影响大.温度为1300℃左右的燃烧带沿支撑 板逐渐向下移动，燃烧带经过之处，温度迅速升高， 图4支撑板窄面温度变化 在支撑板侧面窄面边缘上温度变化最为剧烈，温度 Fig.4 Change in temperature on the narrow surface of the stand 变化如图4所示 从图中看出：燃烧带经过位置，在开始阶段温度测定料层内不同高度位置的温度变化是十分困 难的‚因此根据前人对烧结杯实验中料层温度变化 规律的研究‚结合烧结机尾红外摄像仪测量的料层 温度分布‚并考虑料层的自蓄热作用‚给出料层不同 高度位置的温度变化如图2所示．在台车箅条以 下‚支撑板周围的废气温度利用实测风箱废气温度 给出． 图2 料层内不同高度位置的温度变化 Fig．2 Change in temperature at different heights of the sintering bed （2） 结构分析边界条件．支撑板与烧结台车箅 条接触部位施加完全约束‚其他面为自由边界．支 撑板随台车运行时‚在不同阶段承受的上部料层压 力是变化的．当烧结结束时‚支撑板所受的负荷达 到最大值．为简化计算‚取支撑板最大载荷作为支 撑板的外载荷‚并忽略侧面窄面上的压力．烧结矿 密度随配料发生变化‚根据烧结机台时产量及料层 厚度估算烧结矿密度为2000kg·m —3‚根据每块支 撑板平均支撑的烧结饼面积计算出作用在支撑面上 的载荷．温度载荷由温度场计算结果直接给出． 本文应用基于有限元的 ANSYS 软件模拟支撑 板在烧结过程中的温度及应力变化情况‚计算采用 间接耦合的方式进行．根据料层高度及烧结时间计 算平均垂直烧结速度为21mm·min —1‚烧结温度取 1300℃‚燃烧带宽度取30mm． 2 计算结果与分析 2∙1 支撑板温度分析 烧结不同阶段支撑板内温度分布情况如图3所 示． 图3 烧结不同阶段支撑板温度分布．（a） 最高温度时刻；（b） 烧结结束时刻 Fig．3 Temperature distribution of the stand in different sintering stages：（a） time of the highest temperature；（b） time of the burn-through-point 从图中看出：整个烧结过程中‚当燃烧带到达支 撑板1／2高度时‚支撑板温度达到最高‚位于支撑面 角部‚达到822∙2℃．当烧结结束时‚支撑板最高温 度下降到768∙8℃‚位于支撑板中上部靠近支撑面 的位置‚支撑板下部靠近箅条的位置温度为500℃ 左右．台车箅条下面支脚部位温度始终较低‚小于 100℃．整体来看‚支撑板上半部分温度普遍高于下 半部分‚而且最高温度位置在烧结过程中‚始终位于 中上部‚上半部分温度高‚高温持续时间长‚对材料 性能影响大．温度为1300℃左右的燃烧带沿支撑 板逐渐向下移动‚燃烧带经过之处‚温度迅速升高‚ 在支撑板侧面窄面边缘上温度变化最为剧烈‚温度 变化如图4所示． 图4 支撑板窄面温度变化 Fig．4 Change in temperature on the narrow surface of the stand 从图中看出：燃烧带经过位置‚在开始阶段温度 ·1300· 北 京 科 技 大 学 学 报 第31卷