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铝碳质连续测温传感器是实现钢水连续测温的主要元件,但在钟罩炉内的烧制过程中部分传感器因受热不均、局部温差过大而产生应力集中,会出现头部断裂现象。本文针对这一问题,结合测量的烧制温度和传感器材料的强度,对烧制过程的热应力和断裂进行研究,以改进烧制温度,提高传感器的烧制成材率以及使用寿命。 论文的主要研究内容如下: (1)传感器烧制过程材料强度及炉内不同位置温度的测量。模拟不同烧制温度,进行三点弯曲抗折强度实验,研究温度与强度的关系;对不同温度下的气孔率和体积密度进行测量,确定与温度的关系。对烧制过程中炉内的不同位置的温度进行测量,分析炉内温度场的分布。 (2)利用ABAQUS有限元软件建立传感器的热应力模型。根据传感器的特性,按照实际的材料配比,研究并确定材料随温度变化的热物性参数。将测量的不同位置温度作为载荷施加在传感器热应力模型上,确定传感器出现的最大热应力位置,并绘制应力、应变和温度随时间变化的曲线,确定最大应力出现的温度段以及可能断裂的位置。 (3)利用ABAQUS有限元软件对断裂的稳定性进行研究。通过求解应力强度因子对裂纹尖端稳定性进行数值分析,同时对影响裂纹扩展的相关因素进行研究,最后对钟罩炉内传感器的烧成温度进行优化。 研究结果表明,烧制过程中传感器模型的应力最大值点出现在400-500℃之间,含裂纹体结构的裂纹也在该温度区间极易扩展,实际生产结果也证明了该结论的正确性。