脫硫噴槍熱應力行為數值模擬研究.pdf

1、脫硫噴槍是鐵水預處理工藝的關鍵部件,它是金屬槍芯和耐火材料槍襯組成的復合體。作為一種間歇式噴吹工具,噴槍在使用過程中頻繁承受熱沖擊,常常導致耐火材料工作襯熱震龜裂和熱應力剝落破損,進而發(fā)展為燒穿、彎曲和斷裂等惡劣的破損形式,嚴重影響了噴槍的使用壽命,從而使噴槍維護更換頻繁,制約了脫硫生產效率的進一步發(fā)揮。
　　 本文結合脫硫噴槍在噴吹脫硫過程中的實際情況,實測了不同溫度下噴槍澆注料的熱物性參數,運用有限元模擬分析技術,建立了噴槍

2、典型單元(含錨固件)的精細分析模型,利用ANSYS軟件計算了脫硫噴槍在實際使用中的溫度場和熱應力場,探討了相關因素對噴槍熱應力分布的影響規(guī)律,提出了以低熱應力為特征的新型噴槍結構,并在現(xiàn)場實際應用。
　　 結果表明,脫硫噴槍使用過程中溫度變化較大,槍襯耐火材料大部分時間承受的熱應力為張應力;隨著噴槍使用次數的增加,噴槍外層耐火材料熱應力不斷升高;金屬槍芯與耐火材料結合界面上熱應力分布非常不均勻,截面上正對加強管部位的熱應力較大,

3、可能會導致此處耐火材料的縱裂紋破損。
　　 噴槍耐火材料熱物理性能對噴槍熱應力影響較大,在模擬條件下,材料彈性模量越小、導熱系數越大、熱膨脹系數越小,越有利于噴槍整體熱應力的改善;在槍芯與澆注料之間設置緩沖間隙可以有效減小噴槍的整體熱應力,計算條件下,最佳間隙厚度為0.2mm;噴槍結構形式對脫硫噴槍熱應力有較大影響,設計的兩種新型結構均能大幅度降低槍襯澆注料的最大熱應力。按照上述相關因素對噴槍熱應力的影響規(guī)律,完成了噴槍澆注料的