脫硫噴槍熱應(yīng)力行為數(shù)值模擬研究.pdf

1、脫硫噴槍是鐵水預(yù)處理工藝的關(guān)鍵部件,它是金屬槍芯和耐火材料槍襯組成的復(fù)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(dǎo)致耐火材料工作襯熱震龜裂和熱應(yīng)力剝落破損,進(jìn)而發(fā)展為燒穿、彎曲和斷裂等惡劣的破損形式,嚴(yán)重影響了噴槍的使用壽命,從而使噴槍維護(hù)更換頻繁,制約了脫硫生產(chǎn)效率的進(jìn)一步發(fā)揮。
　　 本文結(jié)合脫硫噴槍在噴吹脫硫過程中的實(shí)際情況,實(shí)測了不同溫度下噴槍澆注料的熱物性參數(shù),運(yùn)用有限元模擬分析技術(shù),建立了噴槍

2、典型單元(含錨固件)的精細(xì)分析模型,利用ANSYS軟件計(jì)算了脫硫噴槍在實(shí)際使用中的溫度場和熱應(yīng)力場,探討了相關(guān)因素對噴槍熱應(yīng)力分布的影響規(guī)律,提出了以低熱應(yīng)力為特征的新型噴槍結(jié)構(gòu),并在現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用。
　　 結(jié)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(shí)間承受的熱應(yīng)力為張應(yīng)力;隨著噴槍使用次數(shù)的增加,噴槍外層耐火材料熱應(yīng)力不斷升高;金屬槍芯與耐火材料結(jié)合界面上熱應(yīng)力分布非常不均勻,截面上正對加強(qiáng)管部位的熱應(yīng)力較大,

3、可能會(huì)導(dǎo)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(yīng)力影響較大,在模擬條件下,材料彈性模量越小、導(dǎo)熱系數(shù)越大、熱膨脹系數(shù)越小,越有利于噴槍整體熱應(yīng)力的改善;在槍芯與澆注料之間設(shè)置緩沖間隙可以有效減小噴槍的整體熱應(yīng)力,計(jì)算條件下,最佳間隙厚度為0.2mm;噴槍結(jié)構(gòu)形式對脫硫噴槍熱應(yīng)力有較大影響,設(shè)計(jì)的兩種新型結(jié)構(gòu)均能大幅度降低槍襯澆注料的最大熱應(yīng)力。按照上述相關(guān)因素對噴槍熱應(yīng)力的影響規(guī)律,完成了噴槍澆注料的