基于ANSYS的气氛烧结炉动态温度场研究

2018-08-06李强，王璐

网络安全与数据管理 2018年7期

李强，王璐

(西安理工大学自动化与信息工程学院，陕西西安710048)

0 引言

气氛烧结炉是粉末冶金行业的关键设备。烧结炉在进行产品烧结时的温度分布会直接影响产品质量。因此，对烧结炉内温度场的精确控制是确保粉末冶金烧结成功的重要前提。采用ANSYS仿真软件建立仿真模型[1-3]，对多种结构的烧结炉进行温度场动态分析[4-6]。研究炉体结构和工艺参数对烧结炉内温度场分布规律的影响，从而对炉体设计结构[7]和工艺参数[8]的选用进行指导，可以大幅度降低研制成本，同时提高烧结炉研制效率。

本课题运用有限元分析的思想，利用ANSYS软件对烧结炉建立仿真模型[9]，通过改变加热体形状、炉衬结构等建立新的烧结炉仿真模型进行温度场仿真，模拟出接近真实的温度分布。观察不同结构下烧结炉温度场的变化情况，从而对现实中的工业加热石墨加热体的设计提供有效的优化指导。

1 有限元分析

1.1 气氛烧结炉结构简化

气氛烧结炉主要由炉顶、炉底、炉墙、炉壳以及加热元件等组成。其中加热元件采用石墨加热体，炉墙及炉顶均为三层，选用相同的隔热层材料，从内至外分别为电极石墨(或硬质碳毡)、碳毡、硅酸铝纤维；炉壳为两层中间夹有循环水不锈钢钢板；隔热层(电极石墨层或硬质碳毡层)并未与加热元件直接接触，它们之间还隔有用于绝缘的氮气层；炉底为莫来石捣打层。烧结炉结构示意见图1。