氧槍噴頭是轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)中的關(guān)鍵零部件之一,其在工作過程中受到鋼液的高溫熱輻射,以及飛濺的鋼渣、鋼液的沖刷和侵蝕,內(nèi)部又受到循環(huán)水流的冷卻,導(dǎo)致噴頭內(nèi)部存在較大的溫度差而產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力。且在反復(fù)吹煉過程中,熱應(yīng)力的大幅度變化也會導(dǎo)致噴頭反復(fù)地收縮、膨脹。這些都會造成氧槍噴頭過熱、燒損以及變形等破壞,直接縮短噴頭的使用壽命,降低經(jīng)濟效益。近幾年,國內(nèi)煉鋼廠使用的氧槍噴頭主要有兩種,一種是鑄造氧槍噴頭,另一種是鍛造氧槍噴頭,且這兩種氧槍噴頭在使用壽命上有明顯的差異。本論文擬從鑄/鍛兩種銅質(zhì)氧槍噴頭材料性能研究入手,通過試驗研究和數(shù)值模擬的方法分析其不同加工工藝情況下相同材料、相同結(jié)構(gòu)的氧槍噴頭不同的溫度場和應(yīng)力場,探究其高溫損傷的關(guān)鍵部位,并開展熱疲勞壽命預(yù)測,研究成果將對氧槍噴頭的維護以及結(jié)構(gòu)優(yōu)化具有重要的意義。本文首先通過室溫拉伸試驗獲得鑄/鍛無氧銅材料的力學(xué)性能參數(shù),為后續(xù)的有限元分析提供有力的數(shù)據(jù)支撐;其次通過高溫熱循環(huán)試驗探究了熱循環(huán)次數(shù)對鑄/鍛氧槍噴頭熱疲勞性能的影響。然后根據(jù)氧槍的實際工作情況,采用ANSYS Workbench軟件對噴頭進行一個冶煉周期的熱-結(jié)構(gòu)耦合模擬,分...

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
中文摘要
ABSTRACT
1.緒論
    1.1 課題背景
    1.2 氧槍噴頭損傷失效介紹
        1.2.1 氧槍噴頭粘鋼、粘渣
        1.2.2 噴頭端部漏水
        1.2.3 噴頭變形
    1.3 氧槍噴頭材料特性與應(yīng)用現(xiàn)狀
    1.4 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.5 本課題研究內(nèi)容
2.材料室溫及高溫熱循環(huán)后力學(xué)性能
    2.1 引言
    2.2 氧槍噴頭鑄/鍛成形工藝
    2.3 試驗儀器及方案
        2.3.1 試驗儀器
        2.3.2 室溫力學(xué)性能測試
        2.3.3 彈性模量和泊松比測定
        2.3.4 高溫循環(huán)后力學(xué)性能測試
    2.4 試驗結(jié)果
        2.4.1 室溫力學(xué)性能
        2.4.2 泊松比測定結(jié)果
        2.4.3 高溫循環(huán)后力學(xué)性能
    2.5 本章小結(jié)
3.氧槍噴頭熱-結(jié)構(gòu)耦合數(shù)值模擬
    3.1 引言
    3.2 熱分析基本理論
        3.2.1 有限元分析基本原理與步驟
        3.2.2 熱分析的有限元控制方程
        3.2.3 瞬態(tài)問題求解
    3.3 氧槍噴頭的有限元模型
        3.3.1 氧槍噴頭的三維幾何模型
        3.3.2 氧槍噴頭的三維有限元模型
        3.3.3 氧槍噴頭熱物性參數(shù)
    3.4 噴頭溫度場及應(yīng)力場仿真分析
        3.4.1 噴頭數(shù)值分析的基本假設(shè)
        3.4.2 噴頭初始條件和邊界條件
        3.4.3 溫度場求解有限元分析
        3.4.4 熱應(yīng)力場求解有限元分析
    3.5 本章小結(jié)
4.鑄/鍛氧槍噴頭壽命預(yù)測
    4.1 引言
    4.2 nCode Design Life簡介
    4.3 熱疲勞分析理論
    4.4 熱疲勞壽命仿真分析
        4.4.1 疲勞分析參數(shù)設(shè)置
        4.4.2 氧槍噴頭熱疲勞分析過程
        4.4.3 氧槍噴頭壽命預(yù)測結(jié)果及分析
    4.5 本章小結(jié)
5.結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
參考文獻
致謝
作者簡介



本文編號：3838128