高爐爐缸爐墻傳熱和應(yīng)力的有限元計(jì)算.pdf

1、高爐長(zhǎng)壽已經(jīng)成為當(dāng)代煉鐵技術(shù)進(jìn)步的重要標(biāo)志和組成部分。為了提高生產(chǎn)力，降低煉鐵成本，提高高爐壽命問題已經(jīng)日益突出。依據(jù)我國(guó)對(duì)高爐壽命的調(diào)查結(jié)果顯示，高爐耐火內(nèi)襯的破損剝落以及爐殼的開裂是影響高爐壽命的決定性因素。
　　高爐爐缸的傳熱結(jié)構(gòu)是耐火磚+填料（搗打?qū)樱?冷卻壁+爐殼。爐墻熱面與高溫鐵水接觸，體內(nèi)冷卻水強(qiáng)制冷卻，形成很大的溫度梯度和很高的熱負(fù)荷。結(jié)構(gòu)膨脹應(yīng)力和溫度差應(yīng)力是造成爐墻耐火材料及爐殼破損的主要原因，此外，爐缸中的堿

2、金屬化合物以環(huán)縫形式出現(xiàn)，對(duì)內(nèi)襯和爐殼都將產(chǎn)生極大的破壞作用，因此對(duì)爐缸部分爐墻的受熱變形分析以及熱應(yīng)力計(jì)算是實(shí)現(xiàn)高爐長(zhǎng)壽的必要手段。分析高爐耐火材料和爐殼的溫度場(chǎng)和熱應(yīng)力場(chǎng)情況，對(duì)指導(dǎo)高爐爐墻的設(shè)計(jì)、制造和使用維護(hù)，提高高爐的使用壽命有著重大的意義。
　　本文根據(jù)爐墻復(fù)合體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作情況，根據(jù)三維穩(wěn)態(tài)傳熱理論和熱彈塑性力學(xué)原理，采用周期對(duì)稱模型，建立了高爐開裂前后爐墻復(fù)合體工作狀態(tài)下的傳熱和熱應(yīng)力計(jì)算模型，該模型比以往研究

3、中采用平板模型更為精確。
　　有限元法是工程分析最主要的計(jì)算工具。由于本文的研究對(duì)象是爐殼局部開裂的情況，因而采用有限元法可以較準(zhǔn)確的計(jì)算出溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)。在高爐服役過程中，隨著內(nèi)襯侵蝕程度不斷增大，爐墻溫度梯度也將隨之變大，而爐殼開裂是由爐殼的環(huán)向應(yīng)力和材質(zhì)缺陷決定的，所以在有限元軟件ANSYS平臺(tái)下，建立高爐開裂前后計(jì)算模型，并且模擬實(shí)際情況進(jìn)行邊界條件的加載，有助于分析爐殼開裂前后內(nèi)襯及爐殼的應(yīng)力及溫度的變化。
　　對(duì)