介紹了熱風(fēng)閥閥板的有限元分析方法，探討了閥門在關(guān)閉和開啟時間內(nèi)溫度場對熱風(fēng)閥閥板的影響，驗證了模擬分析結(jié)果與實際工況相吻合，說明了模擬分析有利于熱風(fēng)閥結(jié)構(gòu)的改進。

1、概述

　　熱風(fēng)閥是煉鐵高爐熱風(fēng)爐系統(tǒng)的主要設(shè)備之一，長期工作在約1300℃的高溫狀態(tài)下，其閥板壽命直接關(guān)系到閥門的使用壽命。一般情況下熱風(fēng)閥的閥板均采用Q235B 的焊接件，內(nèi)部通水進行冷卻，外部澆注耐火材料。在實際使用中經(jīng)常出現(xiàn)因閥板損壞而導(dǎo)致閥門損壞的情況。由于熱風(fēng)閥的傳熱過程包括熱傳導(dǎo)、熱對流及熱輻射3 種形式，屬于復(fù)合傳熱，且閥門結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，材料種類多，傳統(tǒng)的解析法很難得到準確的分析結(jié)果。本文主要通過有限元法對熱風(fēng)閥的溫度場進行分析。

2、建立模型

　　根據(jù)熱風(fēng)閥的實際工況條件，建立了4 種有限元模型。閥門開啟時閥板換熱模型( 圖1) 、閥門關(guān)閉時閥板換熱模型( 圖2) 、閥門開啟時閥板外水圈同外界的換熱模型( 圖3) 和閥門關(guān)閉時閥板外水圈同外界的換熱模型( 圖4) 。為了較真實的反應(yīng)熱風(fēng)閥的工作狀況，對其進行開啟和關(guān)閉兩種工況的分析。開啟時間設(shè)為45 min，關(guān)閉時間設(shè)為90 min。為了計算簡便，對模型進行了簡化，并假設(shè)水道分布均勻。

圖1 閥門開啟時閥板傳熱模型

圖2 閥門關(guān)閉時閥板傳熱模型

圖3 閥門開啟時外水圈輻射傳熱模型

圖4 閥門關(guān)閉時外水圈輻射傳熱模型

3、網(wǎng)格劃分

　　采用自適應(yīng)網(wǎng)格劃分技術(shù)使整個模型自動分配網(wǎng)格形式，考慮前后處理加載方式及結(jié)果的精確性，對網(wǎng)格進行局部自定義( 圖5、圖6、圖7) 。

圖5 閥門關(guān)閉時閥板有限元模型

圖6 閥門開啟時閥板有限元模型

圖7 閥門外水圈有限元模型

4、結(jié)語

　　通過建立有限元分析模型，根據(jù)閥門實際工況，考慮材料參數(shù)隨溫度變化的非線性，對熱風(fēng)閥的溫度場進行了模擬和分析，得出的閥門失效形式和實效區(qū)域與實際使用情況一致，說明了模擬的準確性，為熱風(fēng)閥結(jié)構(gòu)改進和質(zhì)量提高創(chuàng)造了條件。