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简述铸铜高炉冷却壁蠕变变形制约模型

收藏本文 2024-03-11 点赞:4411 浏览:11467 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:目前,高炉正朝着大型化和高效化进展,随着高炉炼铁技术的提升,对高炉的寿命也提出了更高的要求。作为高炉主要冷却设备之一的铸铜冷却壁在某种程度上对高炉的寿命起着决定性的作用。本论文以广泛利用的铸铜冷却壁为探讨对象,建立了冷却壁热传导模型和蠕变模型,分别对冷却壁的温度场、蠕变变形以及热应力进行了探讨。课题的建模和计算采取有限元软件ABAQUS进行。课题的主要内容如下:(1)在前人对铸铜冷却壁热态试验探讨的基础上,计算得到了铸铜冷却壁温度场模拟需要的边界条件。通过模拟得到的温度场结果与实际情况较为吻合。并且模拟了水速和炉温对铸铜冷却壁温度场的影响。冷却壁壁体温度随水速的增加呈显著的减小走势,减小的幅度逐渐变小,但壁体冷热面温差没有太大变化;冷却壁壁体温度随高炉炉气温度的升高显著升高,且壁体冷热面温差也呈增加的走势。(2)利用ABAQUS的顺序耦合功能,将铸铜冷却壁稳态温度场模拟结果导入蠕变浅析模型进行壁体蠕变变形和应力探讨。以铸铜冷却壁蠕变变形随时间的变化曲线看,其蠕变符合典型的蠕变曲线,且蠕变已进入稳态阶段。相对于壁体热膨胀变形,在稳态温度场情况下模拟得到的壁体经过一年时间其蠕变变形很小,这说明了铸铜冷却壁良好的性能。壁体应力较大区域集中在定位销位置,壁体其他部位应力小于铸铜的屈服强度,且蠕变后应力呈减小走势,应力不足以使壁体产生裂纹。(3)考虑到壁体蠕变变形较小的因素,探讨了高炉炉气温度和水速对壁体总变形的影响。壁体总变形随水速的增加而减小,但水速对壁体应力影响不大;壁体总变形随炉气温度升高显著增大,壁体应力随炉气温度升高也呈增加走势。关键词:铸铜冷却壁论文温度场论文蠕变论文有限元法论文

    摘要5-6

    Abstract6-9

    1 文献综述及课题探讨内容9-20

    1.1 本课题探讨的背景和作用9-10

    1.1.1 探讨背景9-10

    1.1.2 课题探讨的目的和作用10

    1.2 高炉炼铁介绍10-16

    1.2.1 高炉结构与工艺流程11-13

    1.2.2 高炉冷却系统13-14

    1.2.3 冷却壁类型及材质14-16

    1.3 高炉冷却壁探讨近况16-17

    1.4 高温材料的蠕变特性17-18

    1.4.1 蠕变现象17

    1.4.2 国内外对高温蠕变的探讨进展17-18

    1.5 课题的探讨目标和主要内容18-20

    2 ABAQUS 有限元软件介绍20-25

    2.1 ABAQUS 中的模块20-22

    2.2 ABAQUS 的求解步骤22-23

    2.3 ABAQUS 文件类型及功能23-25

    3 铸铜冷却壁稳态温度场的有限元浅析25-35

    3.1 冷却壁温度场有限元模型25-30

    3.1.1 冷却壁物理模型25-27

    3.1.2 冷却壁传热数学模型27-28

    3.1.3 边界条件及物性参数28-30

    3.2 冷却壁温度场模拟结果及浅析30-34

    3.2.1 水速对冷却壁温度分布的影响31-33

    3.2.2 炉温对冷却壁温度分布的影响33-34

    3.3 本章小结34-35

    4 冷却壁蠕变变形浅析探讨35-52

    4.1 金属材料的蠕变35-38

    4.1.1 蠕变曲线35-37

    4.1.2 蠕变曲线的函数表示37-38

    4.2 冷却壁蠕变变形模型38-45

    4.2.1 物理模型38

    4.2.2 数学模型38-44

    4.2.2.1 单向应力蠕变计算38-41

    4.2.2.2 三向应力状态蠕变计算41-44

    4.2.3 边界条件44

    4.2.4 物性参数44-45

    4.3 冷却壁蠕变变形及热应力模拟结果及浅析45-50

    4.3.1 时间对铸铜冷却壁蠕变变形的影响48-49

    4.3.2 水速对冷却壁蠕变变形和应力的影响49

    4.3.3 炉温对冷却壁蠕变变形和应力的影响49-50

    4.4 本章小结50-52

    结论52-53

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