[发明专利]一种立式光亮退火炉用悬挂马弗的设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种立式光亮退火炉用悬挂马弗的设计方法，特别是立式光亮退火炉用悬挂马弗各单节长度的设计方法。

背景技术

立式光亮退火炉可由加热段结构不同分为马弗炉和无马弗炉。立式马弗光亮退火炉炉内有一个多节圆柱构成的阶梯状马弗，马弗采用耐高温的高镍合金材料(一般为601合金材质)制成，多个单节马弗材料卷曲成环形后依次焊接成为单节圆柱马弗，多节圆柱状马弗焊接拼成整段圆柱形阶梯状马弗。

马弗的上端被固定在炉体上，一般长达16～34米，处于悬挂状态的马弗承受着热应力的同时还承受着自重载荷，在使用过程中，马弗因此产生塑性变形从而逐渐失效。焊接成整段马弗的各单节马弗因长度、厚度设计不合理，会导致整段马弗的应力分布不均、不合理。在高温状态下进行生产时，应力分布不均、不合理的整段马弗容易出现缩颈、截面变形、香蕉状弯曲、开裂等缺陷，显著降低使用寿命，短则半年即需更换。

综上所述：应力分布不均、不合理的整段马弗在高温生产条件下，易加速失效。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种立式光亮退火炉用悬挂马弗的设计方法，该方法结合马弗材料的规格，可降低马弗自重，保证经焊接拼成的整段马弗受力均匀合理。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：

一种立式光亮退火炉用悬挂马弗的设计方法，其特征在于主要包括如下步骤：

首先结合各单节马弗材料规格，确定各单节马弗材料的厚度，由下至上同一单节中的单节马弗材料的厚度相等，且不同单节中各单节马弗材料的厚度T₁，T₂，T₃，T₄，…T_N由薄至厚，厚度为T₁的单节马弗材料焊接构成的单节一处于悬挂的整段马弗的最下端；同一单节中的单节马弗材料的长度相等或不等；

然后，根据各单节马弗材料的厚度和材料规格，在各单节马弗材料受力在允许拉伸强度范围之内前提下，为使得各单节尽可能的更长，通过使各单节上端应力等于许用应力而计算各单节理论最大长度；

随后结合各单节马弗材料的厚度和最大长度规格，由各单节理论最大长度除以各单节马弗材料的最大长度规格，得到各单节需要焊接的实际单节马弗材料的段数和各单节的实际长度；

最后，由各单节的实际长度相加得到整段马弗长度。

根据上述技术方案，根据马弗材料的密度ρ、各单节上端许用应力σ、各单节的横截面积S、以及各单节马弗材料的内外径规格，在使得各单节马弗重量最小且保证马弗下部必要的力学性能的前提下，确定各单节马弗材料的厚度T₁，T₂，T₃，T₄，…T_N。

根据上述技术方案，各单节长度及整段马弗长度具体按以下方法配置：

单节一的长度配置方法为：设定马弗材料的密度为ρ，单节一上端许用应力σ，单节一的横截面积为S₁，为使得马弗重量最小且保证马弗下部必要的力学性能，选择单节一所用的单节马弗材料的板厚T₁的实际值；为保证应力在许用应力范围内，单节一顶部应力单节一自重G₁＝ρS₁L₁，为减小马弗自重，使得薄板尽可能的更长，取σ₁＝σ，进行单节一理论最大长度L₁的计算，结合厚度为T₁的单节马弗材料的规格，由单节一理论最大长度L₁除以单节一的马弗材料的最大长度规格，得到单节一需要焊接的实际单节马弗材料的段数和单节一的实际长度L₁′；

单节二的长度配置方法为：为保证应力在许用应力范围内，单节二马弗上端的应力为减小马弗自重，使得薄板尽可能的更长，取σ₂＝σ，进行单节二的理论最大长度L₂的计算，结合厚度为T₂的单节二马弗材料的规格，由单节二理论最大长度L₂除以单节二的马弗材料的最大长度规格，得到单节二需要焊接的实际单节马弗材料的段数和得出单节二的实际长度L₂′；

单节三的长度配置方法为：为保证应力在许用应力范围内，使单节三上端应力等于许用应力得出单节三的理论长度结合厚度为T₃的马弗材料的规格，得出单节三的实际长度L₃′；