高爐爐缸部爐殼開(kāi)裂的爐墻熱應(yīng)力分析.pdf

1、高爐煉鐵是我國(guó)現(xiàn)今采用的最普遍的煉鐵方式。我國(guó)各重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)的高爐容積不斷向大型化發(fā)展，且高爐又向著高產(chǎn)量及強(qiáng)化冶煉發(fā)展。為了提高生產(chǎn)力，降低煉鐵成本，延長(zhǎng)高爐壽命成為鋼鐵行業(yè)亟待解決的重要問(wèn)題，同時(shí)高爐的長(zhǎng)壽也是煉鐵技術(shù)進(jìn)步的重要標(biāo)志之一。爐缸是高爐結(jié)構(gòu)安全的核心部位，是存儲(chǔ)鐵水的容器，爐缸的爐墻壽命決定了高爐的壽命。爐缸區(qū)的破損形式主要有耐火內(nèi)襯的破損剝落以及爐殼開(kāi)裂導(dǎo)致的內(nèi)襯相繼破壞。
　　本課題以高爐爐缸部位的爐墻結(jié)構(gòu)作為

2、研究對(duì)象，針對(duì)爐殼開(kāi)裂問(wèn)題，借助ANSYS的APDL參數(shù)化設(shè)計(jì)語(yǔ)言建立了內(nèi)襯-開(kāi)裂爐殼雙層爐墻模型。在此基礎(chǔ)上，依據(jù)傳熱學(xué)穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)理論、對(duì)流傳熱理論，合理的確定了爐墻結(jié)構(gòu)的邊界條件。依據(jù)理論推導(dǎo)出的接觸面溫度和冷卻條件-對(duì)流傳熱系數(shù)，通過(guò)ANSYS模擬出開(kāi)裂爐殼雙層爐墻的溫度場(chǎng)。通過(guò)對(duì)內(nèi)襯在砌筑、烘爐以及正常工作時(shí)的變形分析，利用熱應(yīng)力理論合理的修正了砌筑內(nèi)襯的彈性模量與線膨脹系數(shù)。并利用熱-結(jié)構(gòu)耦合，仿真計(jì)算出爐墻的熱應(yīng)力狀況。根據(jù)

3、接觸分析理論并結(jié)合實(shí)際情況將爐殼與內(nèi)襯體的接觸滑動(dòng)問(wèn)題考慮進(jìn)來(lái)。同時(shí)考慮了爐殼裂紋尖端的彈塑性變形。討論了影響開(kāi)裂區(qū)內(nèi)襯最大環(huán)向應(yīng)力的因素。
　　將仿真結(jié)果所得到的熱應(yīng)力狀況與推導(dǎo)的一維爐殼開(kāi)裂補(bǔ)強(qiáng)判據(jù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，得出本課題所研究的三維實(shí)體仿真結(jié)果更精確。本課題中有特色的工作包括:利用對(duì)流傳熱理論中的流體外掠平板對(duì)流傳熱與射流沖擊傳熱大致確定了爐殼噴水操作的對(duì)流傳熱系數(shù);考慮了內(nèi)襯與爐殼間的接觸滑動(dòng)問(wèn)題;詳細(xì)地討論了內(nèi)襯