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试析转炉转炉余热烟道热应力计算学年

收藏本文 2024-02-16 点赞:26555 浏览:120291 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:转炉是炼钢厂的主要设备之一,在吹炼历程中会产生大量含有CO、少量CO2及微量其他成分的高温气体。气体中夹带着大量的氧化铁、金属铁和其他颗粒细小的固体烟尘,这股高温含尘气流冲出炉口进入收集与净化系统。烟气的收集与疏导装置主要有活动烟罩和固定烟罩。烟气的疏通管道又称烟道,兼起降温作用,内面与高温烟气接触,管内温水冷却,形成很高的热负荷和很大的温度梯度。热应力的循环作用是烟道发生破坏的主要理由。经常性地检修补焊既危及安全生产,又影响钢厂产量和经济效益。浅析转炉余热烟道工作状态下的温度场和热应力,对指导转炉余热烟道的设计、制造和利用维护,提升烟道的利用寿命,保证转炉炼钢长期稳定大量的生产有着重大的作用。本课题探讨转炉系统中余热烟道的温度场和热应力的不足。以某钢厂180t氧气顶吹转炉余热烟道为探讨对象,建立了该烟道隔板—水管纵向间隔环绕而成的实体模型,求解了其工作状态下的稳态温度场;根据弹性力学论述计算了烟道的热应力,发现烟道整体结构热应力较大,尤其是罩裙处、活动烟罩转弯处、斜烟道与竖烟道连接处的热应力值已经超过屈服极限;根据弹塑性力学原理,运用子模型技术,对上面陈述的部位进行了二次计算,烟道部分结构发生了塑性变形,利用寿命较短。考虑材料的物理性能参数随烟道工作温度的变化,利用APDL语言编写了烟道温度场和热应力的参数化计算程序;针对该180t氧气顶吹转炉余热烟道的运转工况,讨论了烟气入口温度、冷却水流速、隔板厚度和冷却水管壁厚等因素对温度场和热应力的影响,比较了烟道在不同结构参数时的冷却能力;计算了该烟道在全汽化冷却条件下的温度场和热应力,并比较了全汽化冷却和水冷却的冷却效果。文中的计算模型和计算程序可方便地用于转炉余热烟道结构参数评估和优化设计关键词:转炉余热烟道论文温度场论文热应力论文全汽化冷却论文ANSYS论文

    摘要5-6

    ABSTRACT6-11

    第1章 绪论11-17

    1.1 课题的背景及作用11-13

    1.2 国内外进展近况13-15

    1.2.1 转炉余热烟道的进展探讨近况13-14

    1.2.2 转炉余热烟道的失效机理14-15

    1.3 本课题的探讨内容15-17

    第2章 温度及热应力计算的基本论述17-31

    2.1 传热学论述17-25

    2.1.1 热量传递的基本方式17-18

    2.1.2 传热浅析中的能量守恒18

    2.1.3 导热论述的基本概念18-20

    2.1.4 导热基本定律20

    2.1.5 导热微分方程20-23

    2.1.6 导热历程的单值性条件23-25

    2.2 温度场的有限元论述25-26

    2.3 应力应变论述26-28

    2.3.1 应力应变联系27

    2.3.2 平衡方程27-28

    2.3.3 求解历程28

    2.4 塑性论述28-31

    2.4.1 屈服准则29

    2.4.2 流动准则29-30

    2.4.3 强化准则30-31

    第3章 转炉余热烟道温度场有限元计算31-41

    3.1 概述31-32

    3.2 前处理32-34

    3.2.1 创建几何模型33-34

    3.2.2 材料参数的选取34

    3.3 加载34-36

    3.3.1 条件检测定34

    3.3.2 边界条件的确定34-36

    3.4 转炉余热烟道温度场计算结果36

    3.5 转炉余热烟道温度场计算结果的讨论36-40

    3.5.1 烟气入口温度对烟道温度场的影响37-38

    3.5.2 水流速度对烟道温度场的影响38-39

    3.5.3 隔板厚度对烟道温度场的影响39

    3.5.4 冷却水管壁厚对烟道温度场的影响39-40

    3.6 本章小结40-41

    第4章 转炉余热烟道热应力有限元计算41-60

    4.1 概述41

    4.2 转炉余热烟道热应力弹性计算41-45

    4.2.1 转炉余热烟道热应力弹性计算有限元浅析历程41-42

    4.2.2 材料物理性能参数的选取42

    4.2.3 条件检测设42-43

    4.2.4 边界条件的确定43

    4.2.5 转炉余热烟道热应力弹性计算结果43-45

    4.3 转炉余热烟道热应力弹塑性计算45-53

    4.3.1 塑性的利用46-47

    4.3.2 子模型技术47

    4.3.3 转炉余热烟道热应力弹塑性计算结果47-53

    4.4 转炉余热烟道热应力弹塑性计算结果的浅析53-55

    4.5 转炉余热烟道寿命估算55-56

    4.6 转炉余热烟道热应力弹塑性计算结果的讨论56-59

    4.6.1 烟气入口温度对烟道最大累积应变的影响56-57

    4.6.2 水流速度对烟道最大累积应变的影响57

    4.6.3 隔板厚度对烟道最大累积应变的影响57-58

    4.6.4 冷却水管壁厚对烟道最大累积应变的影响58-59

    4.7 本章小结59-60

    第5章 转炉余热烟道全汽化冷却温度场及热应力计算60-69

    5.1 概述60

    5.2 转炉余热烟道全汽化冷却温度场计算60-61

    5.3 转炉余热烟道全汽化冷却热应力弹性计算61-62

    5.4 转炉余热烟道全汽化冷却热应力弹塑性计算62-67

    5.5 转炉余热烟道全汽化冷却与水冷却冷却效果的比较67-68

    5.6 本章小结68-69

    第6章 结论与展望69-71

    6.1 结论69-70

    6.2 展望70-71

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