专利名称：用于立式光亮退火炉的悬挂马弗管的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种悬挂马弗管，特别是立式马弗光亮退火炉中的悬挂马弗管。
背景技术：
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管，马弗管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管，多节圆柱状马弗管焊接拼成整段圆柱形阶梯状马弗管。马弗管的上端被固定在炉体上，处于悬挂状态的马弗管承受着热应力的同时还承受着自重载荷，在使用过程中，马弗管发生热蠕变和塑性变形并逐渐失效。焊接成整段马弗管的各单节马弗管因长度、厚度设计不合理，会导致整段马弗的应力分布不合理。在高温状态下进行工作时，应力分布不合理的整段马弗管容易出现颈缩、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。日本公开特许公报平3-168588专利文件提出的技术方案是各马弗单节顶部的静应力均布的设计方法，其各马弗单节顶部应力均为O. lkg/_2。由于马弗管的工作温度高达1150°C，通过有限元仿真软件计算可知，采用马弗单节顶部的应力均等的设计方法，其马弗顶部在高温条件下热-结构耦合应力异常，显著高于马弗管其他部分的热-结构耦合应力。由此，应力分布不合理的整段马弗管在高温生产条件下，易加速失效。这里需要明确的是，在高温下马弗管的热-结构耦合应力才是马弗管的真实工况下的应力，而常温下的静应力并不能真实反应马弗管工作时的应力分布情况。申请号为201110437181.0的中国专利申请文件中，提出了一种立式光亮退火炉用悬挂马弗的设计方法。该设计方法虽然采用了各马弗单节顶部的静应力往下递减分布设计方法，但偏重于马弗管的单体应力研究，没有考虑马弗管两端与炉体连接部件的重量及其产生的应力；而由于隔热 需要，马弗上部和下部都会设置耐材及耐材托板以保护炉体温度，这是无法忽视的一个影响因素；该专利申请由于没有去除该误差影响，因而不能从整体上考虑马弗管相关连接部件对其应力的影响，无法准确反映马弗管的真实应力。按该设计长度制造的马弗管在高温条件下工作时，受马弗管两端与炉体连接部件的影响，其真实应力分布不合理，不利于马弗管的使用和使用寿命的预估。综上所述，目前针对立式悬挂马弗管各单节长度及顶部应力的设计研究，现有主要研究偏重于马弗管的静应力研究，即使得马弗管各单节顶部应力呈近似均等分布状态；或偏重于马弗管管身的单体应力研究，不能有效考虑马弗管相关连接部件对其应力的影响。均不能真实反应马弗管在高温条件下工作时的真实应力，也不能据此优化设计马弗管的结构。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种马弗管，马弗管各处应力合理分布，使得马弗管在高温(1150°C左右)下工作时，热-结构耦合应力分布合理，能够显著提升马弗管的抗失效能力。本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是一种用于立式光亮退火炉的悬挂马弗管，马弗管由多个厚度单节上下顺次焊接构成；其特征在于上、下端部厚度单节内均固定有耐火材料及固定耐火材料的托板；相同厚度单节马弗中所用单节马弗材料厚度相等，不同厚度单节的马弗材料的厚度由薄至厚变化；同一厚度单节中所用单节马弗材料长度相等或不等；在各单节马弗材料受力在允许拉伸强度范围之内前提下，各厚度单节长度由各单节马弗材料厚度和材料规格确定；各厚度单节顶端的应力分别由各厚度单节重量确定，上端部厚度单节重量包括上端部单节内耐火材料及固定耐火材料的托板的重量，下端部厚度单节重量包括下端部单节内耐火材料及固定耐火材料的托板的重量；且由下至上，各厚度单节顶端应力依次递增。按上述技术方案，构成各厚度单节的各单节马弗材料的许用应力值为σ =0.8 1.2N/W。按上述技术方案，各单节马弗材料许用应力值o=0.9N/mm2。按上述技术方案，在计算应力时将上、下端部单节内耐火材料及固定耐火材料的托板的重量分别计入所在厚度单节马弗管的重量之中，马弗管下端部厚度单节内固定的耐火材料及固定耐火材料的托板重量总记为G/ ;马弗管上端部厚度单节内固定的耐火材料及固定耐火材料的托板重量总记为G/ ;主要包括如下步骤首先结合厚度单节中各单节马弗材料规格，确定各厚度单节厚度由下至上同一厚度单节中的各单节马弗材料的厚度相等，且不同厚度单节中各单节马弗材料的厚度T1,T2, T3, T4,由薄至厚，厚度为T1的单节马弗材料焊接构成的厚度单节一处于悬挂的整段马弗的最下端；同一厚度单节中的各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，在保证各单节马弗材料受力在允许拉伸强度范围之内前提下，为使得设计后的各厚度单节尽可能的更长，通过使各厚度单节顶端应力等于许用应力而计算各厚度单节的理论最大长度；随后结合各单节马弗材料的厚度和最大长度规格，由各厚度单节理论最大长度除以各单节马弗材料的最大长度规格，得到各厚度单节需要焊接的实际单节马弗材料的段数和各厚度单节的实际长度；再后，由各厚度单节的实际长度相加得到整段马弗管长度；最后，各厚度单节经焊接拼成整段马弗管，且焊接后的各厚度单节上端许用应力呈依次递增状态。根据上述技术方案，确定各厚度单节厚度时，根据马弗材料的密度P、各厚度单节上端许用应力Q1, σ2，σ3，σ4，…σ Ν各厚度单节的横截面积S、以及各单节马弗材料的内外径规格，在使得各厚度单节重量最小且保证马弗管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,…ΤΝ。根据上述技术方案，各厚度单节的长度及整段马弗长度具体按以下方法配置厚度为T1的单节一的长度配置方法为设定马弗材料的密度为P，厚度为T1的单节一上端许用应力σ i，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
权利要求1.一种用于立式光亮退火炉的悬挂马弗管，马弗管由多个厚度单节上下顺次焊接构成；其特征在于上、下端部厚度单节内均固定有耐火材料及固定耐火材料的托板；相同厚度单节马弗中所用单节马弗材料厚度相等，不同厚度单节的马弗材料的厚度由薄至厚变化；同一厚度单节中所用单节马弗材料长度相等或不等；在各单节马弗材料受力在允许拉伸强度范围之内前提下，各厚度单节长度由各单节马弗材料厚度和材料规格确定；各厚度单节顶端的应力分别由各厚度单节重量确定，上端部厚度单节重量包括上端部单节内耐火材料及固定耐火材料的托板的重量，下端部厚度单节重量包括下端部单节内耐火材料及固定耐火材料的托板的重量；且由下至上，各厚度单节顶端应力依次递增。
2.根据权利要求1所述的悬挂马弗管，其特征在于构成各厚度单节的各单节马弗材料的许用应力值为o=0.8 1.2N/mm2。
3.根据权利要求1或2所述的悬挂马弗管，其特征在于各单节马弗材料许用应力值o=0. 9N/mm20
专利摘要本实用新型涉及一种用于立式光亮退火炉的悬挂马弗管，上、下端部厚度单节内均固定有耐火材料及固定耐火材料的托板；在各单节马弗材料受力在允许拉伸强度范围之内前提下，各厚度单节长度由各单节马弗材料厚度和材料规格确定；各厚度单节顶端的应力分别由各厚度单节重量确定，上端部厚度单节重量包括上端部单节内耐火材料及固定耐火材料的托板的重量，下端部厚度单节重量包括下端部单节内耐火材料及固定耐火材料的托板的重量；且由下至上，各厚度单节顶端应力依次递增。马弗管各处应力合理分布，使得马弗管在高温(1150℃左右)下工作时，热-结构耦合应力分布合理，能够显著提升马弗管的抗失效能力。
文档编号F27B5/06GK202881319SQ201220473658
公开日2013年4月17日 申请日期2012年9月17日 优先权日2012年9月17日
发明者余飞, 杨谦 申请人:中冶南方(武汉)威仕工业炉有限公司