高爐爐缸爐殼開裂的三維應(yīng)力分析.pdf

1、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(diǎn)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(qiáng)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(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，是存儲鐵水的容器，爐缸的爐墻壽命決定了高爐的壽命。但是實(shí)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(dǎo)致的內(nèi)襯破壞是爐缸區(qū)的主要破損形式之一，研究爐殼

2、開裂問題有重要的實(shí)際意義。
　　本文以高爐爐缸爐墻結(jié)構(gòu)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(nèi)襯+填料+冷卻壁+填料+爐殼5層三維爐墻結(jié)構(gòu)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(nèi)襯剩余厚度和裂紋開裂長度的爐墻界面溫度。基于熱應(yīng)力理論，對內(nèi)襯砌筑、烘爐以及

3、正常工作時的內(nèi)襯砌體的變形分析，得到內(nèi)襯砌體的等效彈性模量和等效線膨脹系數(shù)。
　　建立考慮內(nèi)襯-冷卻壁、冷卻壁-爐殼滑動接觸、爐殼有開裂的三維爐墻熱-彈塑性力學(xué)模型，利用ANSYS熱-結(jié)構(gòu)耦合仿真計(jì)算功能進(jìn)行爐墻熱應(yīng)力計(jì)算和分析。計(jì)算分析不同內(nèi)襯剩余厚度和爐殼開裂長度、寬度大小對內(nèi)襯外緣環(huán)向應(yīng)力的影響。研究爐殼裂紋尖端可能出現(xiàn)的彈塑性變形及應(yīng)力集中及其對爐殼開裂、內(nèi)襯外緣環(huán)向應(yīng)力的影響。進(jìn)行內(nèi)襯三維應(yīng)力結(jié)果與爐殼開裂補(bǔ)強(qiáng)平面軸對稱