高爐煉鐵是我國現(xiàn)今采用的最普遍的煉鐵方式。我國各重點鋼鐵企業(yè)的高爐容積都在向大型化發(fā)展,并且現(xiàn)在的工業(yè)生產(chǎn)又要求高爐向著高產(chǎn)量及強化冶煉方向發(fā)展。提高生產(chǎn)力,降低煉鐵成本,延長高爐壽命成為鋼鐵行業(yè)亟待解決的重要問題,高爐的長壽又是煉鐵技術進步的重要標志之一。爐缸是高爐結構安全的核心部位,是存儲鐵水的容器,爐缸的爐墻壽命決定了高爐的壽命。但是實際生產(chǎn)過程中,高爐爐殼會經(jīng)常發(fā)生開裂,爐殼開裂導致的內襯破壞是爐缸區(qū)的主要破損形式之一,研究爐殼開裂問題有重要的實際意義。本文以高爐爐缸爐墻結構作為研究對象,針對爐殼開裂問題,在ANSYS有限元分析軟件中建立基于APDL語言的參數(shù)化內襯+填料+冷卻壁+填料+爐殼5層三維爐墻結構模型。在此基礎上,依據(jù)傳熱學穩(wěn)態(tài)熱傳導理論、對流傳熱理論,合理的確定了冷卻壁的換熱系數(shù)、爐殼外緣的換熱系數(shù)等邊界條件。利用ANSYS有限元模擬爐墻的三維溫度場,得到不同內襯剩余厚度和裂紋開裂長度的爐墻界面溫度。基于熱應力理論,對內襯砌筑、烘爐以及正常工作時的內襯砌體的變形分析,得到內襯砌體的等效彈性模量和等效線膨脹系數(shù)。建立考慮內襯-冷卻壁、冷卻壁-爐殼滑動接觸、爐殼有開裂的...

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 高爐結構
    1.3 本文研究的內容
第2章 高爐爐缸的溫度場分析
    2.1 有限元概述
    2.2 ANSYS參數(shù)化設計語言
    2.3 相關傳熱理論
        2.3.1 豎直圓筒壁的對流傳熱
        2.3.2 豎直圓筒壁自然對流邊界層方程組
        2.3.3 多層圓筒壁的導熱方程
    2.4 ANSYS溫度場分析步驟
    2.5 高爐爐墻實體模型
    2.6 爐殼未開裂高爐爐墻溫度場分析
    2.7 爐殼開裂時高爐爐墻溫度場分析
    2.8 界面溫度的影響因素
    2.9 熱彈-塑性力學模型的溫度場計算
        2.9.1 界面溫度的計算
        2.9.2 熱彈-塑性力學模型
        2.9.3 熱彈-塑性力學模型的溫度場
    2.10 本章小結
第3章 高爐爐缸的三維應力分析
    3.1 ANSYS接觸分析
        3.1.1 接觸分類
        3.1.2 接觸對的建立
    3.2 耐火材料砌體的材料力學設計原理
        3.2.1 單層砌體的均勻熱應力
        3.2.2 砌體的強度條件
        3.2.3 烘爐對高爐內襯熱膨脹吸收效應分析
        3.2.4 本文中內襯磚砌體參數(shù)修正
    3.3 熱應力基本方程
    3.4 應力分析的步驟
    3.5 爐殼未開裂時的應力分析
        3.5.1 爐墻的應力分析
        3.5.2 內襯的徑向應力與環(huán)向應力
        3.5.3 爐殼徑向應力與環(huán)向應力
    3.6 爐殼開裂時的應力分析
        3.6.1 爐墻的應力分析
        3.6.2 內襯的徑向應力和環(huán)向應力
        3.6.3 爐殼的徑向應力和環(huán)向應力
    3.7 內襯環(huán)向應力的影響因素
        3.7.1 內襯剩余厚度對應力分析的影響
        3.7.2 裂紋長寬對應力分析的影響
    3.8 本章小結
第4章 三維仿真分析與理論計算的結果對比
    4.1 相關理論
        4.1.1 軸對稱溫度分布
        4.1.2 軸對稱溫度和均布壓力下圓筒的應力方程
    4.2 平面軸對稱模型的結構分析
        4.2.1 模型簡化
        4.2.2 推導內襯的外邊界環(huán)向應力
        4.2.3 內襯體的強度條件
    4.3 數(shù)據(jù)對比和誤差計算
    4.4 本章小結
第5章 結論與展望
    5.1 結論
    5.2 展望
參考文獻
致謝



本文編號：3917399