基于ANSYS的噴霧器噴嘴流場仿真研究【含有限元】【說明書+CAD+PROE】,含有限元,說明書+CAD+PROE,基于ANSYS的噴霧器噴嘴流場仿真研究【含有限元】【說明書+CAD+PROE】,基于,ansys,噴霧器,噴嘴,仿真,研究,鉆研,有限元,說明書,仿單,cad,proe 3 湖 北 省 自 然 科 學(xué) 基 金 項(xiàng) 目 資 助 (2002AB070) 、 武 漢 科 技 大 學(xué) 校 基 金 項(xiàng) 目 資 助 收 稿 日 期 : 2003 - 12 - 22 王 志 剛 (1973 ) ,副 教 授 / 博 士 生 ; 430081 湖 北 省 武 漢 市 。 鋼 包 底 溫 度 場 和 應(yīng) 力 場 數(shù) 值 模 擬 3 王 志 剛 李 楠 孔 建 益 李 友 榮 (武 漢 科 技 大 學(xué) 機(jī) 械 傳 動(dòng) 與 制 造 工 程 湖 北 省 重 點(diǎn) 實(shí) 驗(yàn) 室 , 高 溫 陶 瓷 與 耐 火 材 料 湖 北 省 重 點(diǎn) 實(shí) 驗(yàn) 室 ) 何 平 顯 陳 榮 榮 (寶 山 鋼 鐵 集 團(tuán) 公 司 技 術(shù) 中 心 ) 摘 要 鋼 包 是 連 鑄 生 產(chǎn) 線 上 的 重 要 設(shè) 備 , 其 內(nèi) 襯 的 熱 應(yīng) 力 是 影 響 鋼 包 壽 命 的 主 要 因 素 。 本 文 運(yùn) 用 有 限 單 元 法 , 對(duì) 鋼 包 底 的 溫 度 場 和 應(yīng) 力 場 進(jìn) 行 了 數(shù) 值 模 擬 。 計(jì) 算 結(jié) 果 表 明 , 新 包 預(yù) 熱 后 仍 處 于 吸 熱 狀 態(tài) , 經(jīng) 數(shù) 次 熱 循 環(huán) 后 才 達(dá) 到 “ 準(zhǔn) 穩(wěn) 態(tài) ” ; 包 底 工 作 層 應(yīng) 力 值 在 預(yù) 熱 完 成 后 , 鋼 水 注 入 瞬 時(shí) 達(dá) 到 最 大 ; 包 底 工 作 層 熱 面 靠 近 包 壁 處 的 應(yīng) 力 比 靠 近 中 心 部 位 高 , 可 在 靠 近 包 壁 處 增 設(shè) 保 溫 裝 置 降 低 該 處 應(yīng) 力 。 關(guān) 鍵 詞 鋼 包 熱 應(yīng) 力 有 限 元 數(shù) 值 模 擬 Numerical simulation of temperature and stress f ield of ladle lining on the bottom Wang Zhigang Kong Jianyi Li Yourong Li Nan (Wuhan University of Science and Technology) He Pingxian Chen Rongrong ( Technique Center , Bao steel Co1) Abstract Ladle is a sort of important component in continuous casting production line. Thermome2 chanical stress of its lining is a major impact that affects its life period. In this paper , temperature and stress field on the bottom had been simulated using finite element method. Calculation results in2 dicate : the new ladle still is in the state of decalescence after pre2heating and will reach the quasi2sta2 ble state through several heat circles ; the stress of working layer on the bottom is maximum when steel tapped to the ladle ; stress of the botton lining near the ladle wall is higher than near the center and the high stress can be decreased by extension insulation device. Key words ladle thermomechanical stress finite element numerical simulation 鋼 包 是 冶 金 工 業(yè) 的 重 要 容 器 件 , 起 著 儲(chǔ) 存 、 轉(zhuǎn) 運(yùn) 鋼 水 的 作 用 。 隨 著 現(xiàn) 代 冶 金 企 業(yè) 技 術(shù) 進(jìn) 步 , 連 鑄 比 不 斷 提 高 , 鋼 包 的 作 用 日 益 突 出 。 同 時(shí) , 人 們 對(duì) 鋼 水 的 質(zhì) 量 要 求 逐 漸 提 高 , 鋼 包 的 作 用 因 此 起 了 重 要 變 化 , 從 原 來 單 純 的 儲(chǔ) 存 、 轉(zhuǎn) 運(yùn) 鋼 水 的 鋼 包 逐 漸 成 為 進(jìn) 行 二 次 爐 外 精 煉 的 精 煉 爐 。 由 此 可 見 , 鋼 包 在 鋼 鐵 企 業(yè) 的 地 位 是 非 常 重 要 的 。 因 此 , 其 壽 命 的 長 短 直 接 影 響 企 業(yè) 的 正 常 生 產(chǎn) 和 生 產(chǎn) 成 本 。 鋼 包 在 使 用 過 程 中 , 最 常 見 的 破 壞 是 耐 火 材 料 內(nèi) 襯 的 破 裂 、 蝕 損 , 造 成 鋼 水 的 滲 透 。 耐 火 材 61 冶 金 能 源 EN ER GY FOR METALL UR GICAL INDUSTR Y Vol123 No14 J uly12004 料 內(nèi) 襯 的 損 壞 原 因 包 括 化 學(xué) 侵 蝕 、 機(jī) 械 磨 損 和 熱 應(yīng) 力 。 其 中 熱 應(yīng) 力 的 損 壞 是 造 成 耐 火 材 料 內(nèi) 襯 開 裂 破 壞 的 直 接 原 因 。 因 此 , 了 解 鋼 包 在 不 同 運(yùn) 轉(zhuǎn) 狀 況 下 的 溫 度 分 布 以 及 由 此 而 產(chǎn) 生 的 應(yīng) 力 分 布 對(duì) 提 高 鋼 包 耐 火 材 料 內(nèi) 襯 的 使 用 壽 命 具 有 指 導(dǎo) 的 意 義 。 1 分 析 模 型 的 選 取 為 了 分 析 鋼 包 在 各 種 狀 況 下 的 溫 度 場 和 應(yīng) 力 場 分 布 , 可 以 作 如 下 假 設(shè) : 鋼 包 包 壁 的 傾 斜 度 很 小 , 可 以 近 似 為 圓 柱 體 。 包 底 的 透 氣 磚 和 水 口 磚 尺 寸 相 對(duì) 于 鋼 包 底 的 總 體 尺 寸 而 言 較 小 , 可 以 忽 略 透 氣 磚 和 水 口 磚 的 影 響 , 近 似 為 與 包 底 各 層 材 料 一 致 。 這 樣 , 鋼 包 就 簡 化 成 由 多 層 不 同 材 料 組 成 的 圓 柱 體 。 由 于 鋼 包 的 結(jié) 構(gòu) 和 所 受 的 載 荷 都 與 鋼 包 軸 對(duì) 稱 , 因 此 可 以 選 取 鋼 包 的 任 一 回 轉(zhuǎn) 截 面 作 為 有 限 元 分 析 的 對(duì) 象 。 圖 1 為 鋼 包 的 回 轉(zhuǎn) 截 面 圖 。 2 材 料 物 理 性 能 的 選 取 鋼 包 殼 的 材 質(zhì) 為 SM41CN (日 本 鋼 號(hào) ) , 內(nèi) 襯 工 作 層 為 含 80 %氧 化 鋁 的 高 鋁 磚 , 永 久 層 為 含 80 %氧 化 鋁 的 高 鋁 磚 。 其 物 理 性 能 參 數(shù) 隨 溫 度 而 變 化 , 具 體 值 參 見 文 獻(xiàn) 1 。 3 邊 界 條 件 的 確 定 從 鋼 包 的 運(yùn) 轉(zhuǎn) 情 況 來 看 , 鋼 包 主 要 經(jīng) 歷 以 下 幾 個(gè) 過 程 : 鋼 包 預(yù) 熱 (烘 包 ) 、 出 鋼 等 待 、 鋼 水 注 入 、 鋼 水 儲(chǔ) 運(yùn) 及 爐 外 二 次 精 煉 、 澆 注 、 等 待 圖 1 鋼 包 的 回 轉(zhuǎn) 截 面 圖 (冷 卻 ) 。 為 了 統(tǒng) 一 起 見 , 在 包 底 工 作 層 和 包 壁 工 作 層 的 外 表 面 (與 鋼 水 接 觸 的 面 ) 施 加 溫 度 載 荷 , 以 后 稱 這 一 施 加 溫 度 載 荷 的 面 為 熱 面 。 圖 2 為 熱 面 的 溫 度 隨 時(shí) 間 的 變 化 曲 線 , 從 0 小 時(shí) 開 始 到 62 小 時(shí) 為 新 包 的 烘 包 曲 線 , 最 高 烘 包 溫 度 為 1000 ; 62 63 小 時(shí) 為 鋼 包 等 待 鋼 水 注 入 階 段 , 熱 面 溫 度 下 降 到 800 ; 63 65 小 時(shí) 為 鋼 包 鋼 水 注 入 后 溫 度 恒 定 及 澆 注 狀 態(tài) , 63 小 時(shí) 處 熱 面 溫 度 從 800 突 然 升 高 到 1600 , 用 來 模 擬 鋼 水 注 入 鋼 包 瞬 時(shí) 的 熱 沖 擊 ; 65 66 小 時(shí) 表 示 鋼 包 澆 注 完 結(jié) 后 在 等 待 下 一 次 熱 循 環(huán) 時(shí) 鋼 包 冷 卻 狀 態(tài) 。 鋼 包 的 外 殼 處 于 空 氣 中 , 與 周 圍 的 環(huán) 境 進(jìn) 行 熱 交 換 。 熱 交 換 的 方 式 有 兩 種 : 一 種 是 包 殼 與 空 氣 的 自 然 對(duì) 流 換 熱 , 另 一 種 是 包 殼 與 周 圍 的 輻 射 換 熱 。 通 常 , 輻 射 換 熱 出 現(xiàn) 在 溫 度 較 高 的 時(shí) 候 。 當(dāng) 包 殼 的 溫 度 低 于 300 。 輻 射 換 熱 現(xiàn) 象 不 明 顯 ; 而 當(dāng) 包 殼 的 溫 度 高 于 300 時(shí) , 輻 射 換 熱 的 影 響 會(huì) 明 顯 加 強(qiáng) 。 由 于 輻 射 換 熱 為 高 度 非 線 性 計(jì) 算 , 需 要 花 費(fèi) 大 量 的 機(jī) 時(shí) 。 為 簡 化 起 見 , 通 常 將 輻 射 換 熱 轉(zhuǎn) 化 成 對(duì) 流 換 熱 的 形 式 , 用 一 個(gè) 等 價(jià) 的 對(duì) 流 換 熱 系 數(shù) 來 代 替 輻 射 換 熱 。 一 般 , 空 氣 與 包 殼 的 自 然 對(duì) 流 系 數(shù) 為 5 10W/ (m2 K) , 更 精 確 的 計(jì) 算 式 為 2 : h = 11826 TsT s - T 1/ 3 式 中 h 對(duì) 流 換 熱 系 數(shù) Ts 包 殼 的 溫 度 T 周 圍 空 氣 的 溫 度 包 殼 與 周 圍 的 輻 射 換 熱 轉(zhuǎn) 化 為 對(duì) 流 換 熱 時(shí) 的 等 價(jià) 對(duì) 流 換 熱 系 數(shù) 可 用 下 式 表 示 2 : hr = B ( T2s + T2 ) ( Ts - T ) 式 中 hr 等 價(jià) 的 對(duì) 流 換 熱 系 數(shù) Ts 包 殼 的 溫 度 T 周 圍 空 氣 的 溫 度 B Boltzmann 常 數(shù) 黑 度 (或 輻 射 率 ) 4 包 底 溫 度 場 分 布 根 據(jù) 以 上 確 定 的 計(jì) 算 模 型 和 邊 界 條 件 , 計(jì) 算 了 鋼 包 的 溫 度 分 布 。 下 面 , 分 三 處 對(duì) 鋼 包 底 部 溫 度 場 隨 時(shí) 間 的 變 化 規(guī) 律 進(jìn) 行 分 析 (如 圖 3 所 示 ) 。 71 Vol123 No14 J uly12004 冶 金 能 源 EN ER GY FOR METALL UR GICAL INDUSTR Y 圖 2 熱 面 的 溫 度 隨 時(shí) 間 的 變 化 曲 線 圖 3 鋼 包 的 軸 對(duì) 稱 截 面 圖 3 為 鋼 包 的 軸 對(duì) 稱 截 面 。 圖 中 對(duì) 鋼 包 各 層 的 不 同 部 位 進(jìn) 行 了 編 號(hào) , 包 底 工 作 層 熱 面 為 1 號(hào) , 工 作 層 與 第 一 永 久 層 交 界 處 為 2 號(hào) , 第 一 永 久 層 與 第 二 永 久 層 交 界 處 為 3 號(hào) , 包 殼 外 壁 為 4 號(hào) 。 以 上 各 層 分 別 取 軸 線 處 、 半 徑 為 r/ 2 處 和 半 徑 為 r 處 1、 2、 3、 4 的 溫 度 隨 時(shí) 間 的 變 化 規(guī) 律 。 圖 4 為 軸 線 處 1、 2、 3、 4 點(diǎn) 的 溫 度 隨 時(shí) 間 的 變 化 規(guī) 律 。 圖 5 為 半 徑 為 r/ 2 處 1、 2、 3、 4 點(diǎn) 的 溫 度 隨 時(shí) 間 的 變 化 規(guī) 律 。 圖 6 為 半 徑 為 r 處 1、 2、 3、 4 點(diǎn) 的 溫 度 隨 時(shí) 間 的 變 化 規(guī) 律 。 從 這 三 個(gè) 圖 中 可 以 發(fā) 現(xiàn) 一 個(gè) 共 同 的 規(guī) 律 , 鋼 包 在 烘 包 完 成 后 , 仍 處 于 吸 熱 狀 態(tài) , 表 現(xiàn) 在 2、 3、 4 點(diǎn) 的 溫 度 在 整 個(gè) 烘 包 過 程 中 持 續(xù) 上 升 ; 待 經(jīng) 過 8 次 熱 循 環(huán) 后 , 2、 3、 4 點(diǎn) 的 溫 度 變 化 逐 漸 趨 于 平 穩(wěn) , 可 以 認(rèn) 為 鋼 包 已 經(jīng) 達(dá) 到 一 種 “ 準(zhǔn) 穩(wěn) 態(tài) ” 過 程 。 這 與 相 關(guān) 文 獻(xiàn) 報(bào) 導(dǎo) 3 6 的 結(jié) 論 略 有 出 入 。 相 關(guān) 文 獻(xiàn) 報(bào) 導(dǎo) 鋼 包 經(jīng) 過 烘 包 預(yù) 熱 和 頭 3 4 次 熱 循 環(huán) 后 即 可 達(dá) 到 “ 準(zhǔn) 穩(wěn) 態(tài) ” , 而 我 們 計(jì) 算 的 結(jié) 果 是 要 經(jīng) 過 8 次 。 其 主 要 原 因 是 烘 包 制 度 不 同 引 起 的 。 文 獻(xiàn) 介 紹 的 烘 包 曲 線 是 在 很 短 時(shí) 間 (相 對(duì) 現(xiàn) 有 的 烘 包 曲 線 ) 上 升 到 烘 包 最 高 溫 度 , 而 且 達(dá) 到 的 最 高 烘 包 溫 度 在 1300 左 右 。 這 種 烘 包 制 度 能 夠 使 鋼 包 在 烘 包 過 程 中 就 達(dá) 到 熱 穩(wěn) 態(tài) , 因 此 , 整 個(gè) 鋼 包 的 熱 狀 態(tài) 在 經(jīng) 過 3 4 次 熱 循 環(huán) 后 即 可 達(dá) 到 “ 準(zhǔn) 穩(wěn) 態(tài) ” 。 本 課 題 研 究 鋼 包 的 包 底 采 用 整 體 澆 注 , 澆 注 料 施 工 完 后 含 有 6 % 7 %的 水 分 。 由 于 迅 速 加 熱 產(chǎn) 生 的 內(nèi) 部 蒸 汽 壓 力 容 易 使 澆 注 料 爆 裂 , 為 避 免 爆 裂 , 烘 干 應(yīng) 緩 慢 進(jìn) 行 。 因 此 , 為 適 應(yīng) 澆 注 料 的 性 能 采 用 了 現(xiàn) 有 的 烘 包 曲 線 。 圖 4 軸 線 處 1、 2、 3、 4 點(diǎn) 的 溫 度 隨 時(shí) 間 的 變 化 規(guī) 律 圖 5 半 徑 為 r/ 2 處 1、 2、 3、 4 點(diǎn) 的 溫 度 隨 時(shí) 間 的 變 化 規(guī) 律 圖 6 半 徑 為 r 處 1、 2、 3、 4 點(diǎn) 的 溫 度 隨 時(shí) 間 的 變 化 規(guī) 律 81 冶 金 能 源 EN ER GY FOR METALL UR GICAL INDUSTR Y Vol123 No14 J uly12004 5 包 底 應(yīng) 力 場 分 布 根 據(jù) 以 上 計(jì) 算 的 鋼 包 溫 度 分 布 , 將 溫 度 以 體 載 荷 的 形 式 加 到 模 型 上 , 考 慮 鋼 包 平 放 在 地 面 的 狀 態(tài) , 進(jìn) 行 熱 應(yīng) 力 計(jì) 算 。 由 于 鋼 包 為 典 型 的 圓 柱 體 , 主 要 研 究 鋼 包 沿 環(huán) 向 和 徑 向 的 應(yīng) 力 分 布 。 因 此 , 可 以 在 柱 坐 標(biāo) 系 下 分 析 鋼 包 的 環(huán) 向 應(yīng) 力 和 徑 向 應(yīng) 力 。 同 樣 , 分 三 個(gè) 截 面 分 析 包 底 熱 面 、 工 作 層 與 第 一 永 久 層 交 界 處 、 第 一 永 久 層 與 第 二 永 久 層 交 界 處 以 及 包 殼 外 表 面 的 環(huán) 向 應(yīng) 力 和 徑 向 應(yīng) 力 。 各 點(diǎn) 的 位 置 如 圖 3 所 示 。 圖 7 為 軸 線 處 1、 2、 3、 4 點(diǎn) 的 環(huán) 向 應(yīng) 力 隨 時(shí) 間 的 變 化 規(guī) 律 。 圖 8 為 半 徑 為 r/ 2 處 1、 2、 3、 4 點(diǎn) 的 環(huán) 向 應(yīng) 力 隨 時(shí) 間 的 變 化 規(guī) 律 。 圖 9 為 半 徑 為 r 處 1、 2、 3、 4 點(diǎn) 的 環(huán) 向 應(yīng) 力 隨 時(shí) 間 的 變 化 規(guī) 律 。 圖 10 為 軸 線 處 1、 2、 3、 4 點(diǎn) 的 徑 向 應(yīng) 力 隨 時(shí) 間 的 變 化 規(guī) 律 。 圖 11 為 半 徑 為 r/ 2 處 1、 2、 3、 4 點(diǎn) 的 徑 向 應(yīng) 力 隨 時(shí) 間 的 變 化 規(guī) 律 。 圖 12 為 半 徑 為 r 處 1、 2、 3、 4 點(diǎn) 的 徑 向 應(yīng) 力 隨 時(shí) 間 的 變 化 規(guī) 律 。 圖 7 軸 線 處 1、 2、 3、 4 點(diǎn) 的 環(huán) 向 應(yīng) 力 隨 時(shí) 間 的 變 化 規(guī) 律 圖 8 半 徑 為 r/ 2 處 1、 2、 3、 4 點(diǎn) 的 環(huán) 向 應(yīng) 力 隨 時(shí) 間 的 變 化 規(guī) 律 圖 9 半 徑 為 r 處 1、 2、 3、 4 點(diǎn) 的 環(huán) 向 應(yīng) 力 隨 時(shí) 間 的 變 化 規(guī) 律 圖 10 軸 線 處 1、 2、 3、 4 點(diǎn) 的 徑 向 應(yīng) 力 隨 時(shí) 間 的 變 化 規(guī) 律 圖 11 半 徑 為 r/ 2 處 1、 2、 3、 4 點(diǎn) 的 徑 向 應(yīng) 力 隨 時(shí) 間 的 變 化 規(guī) 律 圖 12 半 徑 為 r 處 1、 2、 3、 4 點(diǎn) 的 徑 向 應(yīng) 力 隨 時(shí) 間 的 變 化 規(guī) 律 (下 轉(zhuǎn) 第 25 頁 ) 91 Vol123 No14 J uly12004 冶 金 能 源 EN ER GY FOR METALL UR GICAL INDUSTR Y 參 考 文 獻(xiàn) 1 溫 良 英 1 平 展 流 燃 燒 過 程 及 其 供 熱 爐 內(nèi) 的 傳 輸 特 性 研 究 博 士 學(xué) 位 論 文 , 重 慶 : 重 慶 大 學(xué) , 1998 2 溫 良 英 , 劉 成 全 1 平 展 流 燃 燒 湍 流 場 的 數(shù) 值 模 擬 1 重 慶 大 學(xué) 學(xué) 報(bào) , 2000 , 23 (3) : 149 151 3 Hirt C W , Amsden A A1An Arbitrary Lagrangian - Eu2 lerian Computing Method For All Flow Speeds. Journal Of Computational Physics , 1997 , 135 ; 203 4 周 力 行 著 , 陳 文 芳 , 林 文 漪 譯 1 湍 流 氣 粒 兩 相 流 動(dòng) 和 燃 燒 的 理 論 與 數(shù) 值 模 擬 1 北 京 : 科 學(xué) 出 版 社 , 1994 5 高 家 銳 1 動(dòng) 量 、 熱 量 、 質(zhì) 量 傳 輸 原 理 1 重 慶 : 重 慶 大 學(xué) 出 版 社 , 1987 , 104 106 張 長 保 編 輯 (上 接 第 19 頁 ) 從 圖 7 圖 12 可 以 看 出 : (1) 包 底 熱 面 (1 號(hào) ) 的 環(huán) 向 應(yīng) 力 和 徑 向 應(yīng) 力 隨 時(shí) 間 的 變 化 規(guī) 律 基 本 上 類 似 , 只 是 在 數(shù) 值 上 略 有 差 別 。 (2) 包 底 熱 面 的 環(huán) 向 應(yīng) 力 和 徑 向 應(yīng) 力 的 最 大 值 發(fā) 生 在 預(yù) 熱 完 成 后 , 鋼 水 注 入 的 瞬 時(shí) , 應(yīng) 力 值 為 - 40MPa 左 右 (壓 應(yīng) 力 ) , 因 不 同 部 位 略 有 差 異 。 (3) 包 底 熱 面 在 半 徑 為 r 處 的 應(yīng) 力 普 遍 比 靠 近 中 心 的 部 分 大 。 這 是 因 為 靠 近 包 壁 處 的 熱 散 失 比 靠 近 中 心 的 部 分 大 , 造 成 該 處 的 溫 度 梯 度 比 靠 近 中 心 的 部 分 大 , 因 而 產(chǎn) 生 較 大 的 熱 應(yīng) 力 。 因 此 , 可 以 在 這 附 近 增 加 保 溫 措 施 以 降 低 該 處 的 應(yīng) 力 值 。 (4) 包 底 工 作 層 與 第 1 永 久 層 的 交 界 處 (2 號(hào) ) 的 環(huán) 向 應(yīng) 力 和 徑 向 應(yīng) 力 隨 時(shí) 間 的 變 化 規(guī) 律 基 本 上 類 似 , 在 整 個(gè) 過 程 中 處 于 受 拉 狀 態(tài) , 但 所 受 應(yīng) 力 值 很 小 , 對(duì) 其 不 會(huì) 造 成 破 壞 。 (5) 包 底 第 1 永 久 層 與 第 2 永 久 層 的 交 界 處 (3 號(hào) ) 與 2 號(hào) 的 情 況 類 似 , 受 到 拉 應(yīng) 力 , 只 是 應(yīng) 力 值 比 2 號(hào) 大 得 多 。 最 大 應(yīng) 力 值 不 超 過 20MPa。 (6) 包 殼 (4 號(hào) ) 變 化 規(guī) 律 在 包 底 各 處 也 是 相 近 的 。 除 了 環(huán) 向 應(yīng) 力 在 靠 近 包 壁 處 受 拉 以 外 , 環(huán) 向 應(yīng) 力 和 徑 向 應(yīng) 力 在 包 底 各 處 皆 受 壓 。 受 拉 和 受 壓 的 最 大 應(yīng) 力 值 都 在 100MPa 左 右 。 (7) 從 以 上 6 個(gè) 圖 中 還 可 以 發(fā) 現(xiàn) , 除 了 靠 近 包 壁 處 的 包 殼 應(yīng) 力 以 外 , 只 有 包 底 熱 面 (1 號(hào) ) 受 熱 循 環(huán) 的 影 響 較 大 。 每 次 熱 循 環(huán) 都 會(huì) 在 包 底 熱 面 產(chǎn) 生 較 大 的 應(yīng) 力 變 化 , 而 熱 循 環(huán) 產(chǎn) 生 的 應(yīng) 力 周 期 性 變 化 很 容 易 造 成 工 作 層 的 熱 疲 勞 損 壞 。 6 結(jié) 論 運(yùn) 用 有 限 單 元 法 , 對(duì) 鋼 包 底 在 工 作 狀 態(tài) 下 的 溫 度 場 和 應(yīng) 力 場 進(jìn) 行 了 數(shù) 值 模 擬 , 發(fā) 現(xiàn) : (1) 新 包 預(yù) 熱 后 仍 處 于 吸 熱 狀 態(tài) , 經(jīng) 數(shù) 次 熱 循 環(huán) 后 才 達(dá) 到 “ 準(zhǔn) 穩(wěn) 態(tài) ” 。 達(dá) 到 “ 準(zhǔn) 穩(wěn) 態(tài) ” 的 時(shí) 間 與 烘 包 制 度 有 關(guān) 。 (2) 鋼 包 在 預(yù) 熱 完 成 后 , 鋼 水 注 入 瞬 時(shí) 包 底 工 作 層 應(yīng) 力 值 達(dá) 到 最 大 。 (3) 包 底 工 作 層 熱 面 靠 近 包 壁 處 的 應(yīng) 力 比 靠 近 中 心 部 位 高 , 可 在 靠 近 包 壁 處 增 設(shè) 保 溫 裝 置 降 低 該 處 應(yīng) 力 。 參 考 文 獻(xiàn) 1 Schacht , C1A1 , Refractory linings : Thermomechanical design and applications , Edited by Marcel Dekker Inc1 , New York (1995) 2 Chen , E1S1 , Thermomechanical analysis of a 2252ton BOF vessel , I &S engineer November 1993 Chen , E1S1 , Marc H1Frechette , Thermal and Thermome2 chanical evaluation of high2strenth insulation in steel2 making ladle , 1996 Steelmaking conf1Proc1 , 457 463 3 A1Gaston and M1medina , Thermal modeling of casting ladles : high2alumina , dolomite , magnesite and magne2 sia2graphite refractories , January 1996 I &SM 4 Millet , L1W1 , Design of refractory lining and steel shell for cast ladles , Iron and Steel engineer , 1986 , 58 69 April 5 Chen , E1S1Thermomechanical Studies of Obround La2 dles During Preheating And Use , I &SM , 1993 , 37 43 , J une 張 長 保 編 輯 52 Vol123 No14 J uly12004 冶 金 能 源 EN ER GY FOR METALL UR GICAL INDUSTR Y