簡介
在溫度改變時，物體由於外在約束以及內部各部分之間的相互約束，使其不能完全自由脹縮而產生的應力為熱應力，又稱溫度應力。
對於機械設備，如果熱應力處理不當，一旦阻礙設備自由熱脹冷縮，設備在使用過程中，其內部結構可能出現變形或焊縫開裂等現象，輕則降低使用效果，重則可能機毀人亡。所以，有必要合理處理熱應力對設備的影響。
鑄渣機基本情況
鑄渣機用於銅渣或鉛渣的澆鑄，銅渣主要是用於澆鑄轉爐渣，鉛渣主要是澆鑄氧化爐流出的高鉛渣。
工作流程：渣從爐子流出後通過溜槽從澆鑄點流入鑄渣機的渣模，渣模固定在鏈運機上，渣模內的渣被鑄渣機上的鏈運機逐漸從澆鑄點通過空冷和水冷區域後運送到渣錠出口，再排出。
入口的渣溫: 約1 000℃
出渣口渣溫: 300 ～ 600℃
鑄渣機長度: 約40 ～ 90m
機架斜度: α。( 具體長度需根據實際使用確定)
根據工藝的要求，如果出渣口需要低溫渣或者鑄渣機長度受限制，就必須設定噴淋水冷系統，如果對出渣口的渣溫沒有溫度要求，可以直接空冷，但出渣口的渣內部必須已經凝固，否則一旦掉落後可能會結在一起。
鑄渣機熱變形分析
鑄渣機的溫度差主要由以下兩種情況產生:
(1) 客觀溫差: 由當地季節和氣溫變化而產生，
(2) 主觀溫差: 由高溫原料經過熱傳導、熱輻射等途徑傳遞到設備而產生。
下面對因為高溫原料的主觀溫差產生的變形進行分析。
某鑄渣機底部共有11 個支柱子做支撐，支柱等距離排列，那么每個支柱之間的鑄渣機長度為L，整個鑄渣機的長度即為10L。根據噴淋區可以把鑄渣機分成三部分，高溫空冷區域、水冷區域、空冷區域。
高溫空冷區域: 鑄渣機渣從澆鑄點流入鑄渣機內的模具，渣在高溫空冷區域把溫度散發到空氣。所占長度為3L，該區域渣的表面溫度約1 000℃，渣溫傳遞到設備後，該區域內的設備表面溫度約100℃。
水冷區域: 高溫渣在該區域通過噴淋水冷方式把渣的表面溫度迅速降低，渣的內部溫度不斷往外擴散。可以按冷卻要求設定頂部噴淋和底部噴淋裝置。所占長度為5L。渣的溫度一旦進入水冷區域後，表面溫度將會急劇降低，該區域渣的表面溫度約100 ～ 250℃。該區域內的設備表面溫度約30 ～ 60℃。
空冷區域: 渣經過水冷區域後，又進入了空冷區域，通過空氣帶走熱量。在該區域內，渣的內部溫度繼續往外擴散，表面溫度逐漸提高。所占長度為2L，該區域渣的表面溫度約200 ～ 400℃，該區域內的設備表面溫度約30 ～ 60℃。
整個鑄渣機的長度為10L，高溫空冷區域長為3L，若設備溫差100℃，那么根據熱膨脹係數，其膨脹量約0.003L。水冷區域和空冷區域約7L，若設備溫差50℃，其膨脹量約0.0035L。
熱應力的解決方案研究
鑄渣機本體的變形量最終反應到了鑄渣機的底部支柱上，使支柱受彎。熱應力大小即為受彎支柱施加在鑄渣機上的力與受力橫截面的關係，所以熱應力大小由支柱的剛度決定。支柱越短，應力越大，高溫區支柱短，且變形量大，那么其應力主要集中在高溫區。
對於該設備，如果要完全消除設備的熱應力，其底部的支柱變形必須全部能釋放，但其成本特別高。合理的處理方式應該是在降低成本的前提下使變形得到較好釋放。鑄渣機底部為鋼架支撐，鋼架越高，其柔性越大，自身可以釋放熱應力，並且越靠近鑄渣機兩端，變形越大。根據以上分析，做3 項處理。
(1) 為了避免受熱設備向一個方向變形，可以在設備中間某點對鑄渣機完全固定，受熱後使其同時往兩端變形，相應的變形量縮小約一半。
(2) 低溫區: 由於低溫區域的鋼架支撐柔性較大且溫度較低，產生的應力較小，可以直接固定，其設備變形由底部支柱彎曲變形來補償。
(3) 高溫區: 尾部高溫區域的支撐剛性大且溫度很高，如果直接固定將會產生過大的熱應力，於是設計成滑動連線，這樣可以完全釋放熱變形。
完全固定了高溫區域和低溫區域交界處的支柱，對高溫空冷區域的支柱設計成底部活動連線，水冷區域和空冷區域支柱設計成底部固定連線。
總結
提出了一種針對鑄渣機熱應力的處理方法。並且提出底部支柱的分布與支柱對熱應力的影響和具體計算方法，該方法經濟有效的解決了熱應力對設備的影響。該解決方法具有通用性，對於其它類似產品處理熱應力有借鑑作用。
