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《萊鋼3 高爐爐缸爐底溫度場和應力場模擬new》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在教育資源-天天文庫。
1、第31卷第5期山東冶金Vol.31No.52009年10月ShandongMetallurgyOctober2009?????????????????試驗研究???????????萊鋼3#高爐爐缸爐底溫度場和應力場模擬賈利軍，于國華，張向國，王冰，孟淑敏（山東省冶金設計院有限責任公司，山東濟南250101）摘要：萊鋼3#高爐的結構設計采用“陶瓷杯+熱模壓小塊碳磚”相結合的復合爐缸爐底結構，爐底采用低導熱系數(shù)的陶瓷材料，爐缸側壁為較薄的陶瓷杯+UCAR小塊碳磚結構+銅冷卻壁結構。通過對爐缸爐底溫度場及熱應力計算可知，1150℃與870℃等溫線處于陶瓷層
2、內，減小了發(fā)生“蒜頭狀”侵蝕及碳磚脆化的可能；使用陶瓷材料也避免了熱應力對爐缸爐底的侵蝕破壞。關鍵詞：爐缸爐底；溫度場；應力場中圖分類號：TF531文獻標識碼：A文章編號：1004-4620（2009）05-0110-03高爐長壽是一項系統(tǒng)工程，它涉及到設計、選爐采用“陶瓷杯+熱模壓小塊碳磚”相結合的復合爐材、建造、生產(chǎn)、維護等諸多方面。爐缸爐底是制約缸爐底結構（見圖1），在爐底先是水冷爐底板上以高爐長壽的瓶頸，其工作環(huán)境尤為惡劣，承受著高碳素澆注料找平，此后第1層為大塊石墨磚，2～4層溫鐵水、渣的沖刷和侵蝕。因而，高爐爐缸爐底結為超微孔大塊碳磚、兩
3、層陶瓷墊，爐缸部位是熱模［1］構設計已成為人們關注的焦點。壓小塊碳磚NMA與NMD、熱面砌筑較薄的陶瓷層。#3以萊鋼3高爐（3200m）的設計結構為基礎，應絕熱恒溫用傳熱學和熱彈性力學理論知識，借助ANSYS有限NMA元分析軟件，對其爐缸爐底的溫度場及熱應力分布鐵水對流規(guī)律進行了數(shù)值模擬，探討其設計的合理性，進一步完善爐缸爐底的結構設計。陶瓷墊NMD微孔碳磚#13高爐爐缸爐底結構#萊鋼3高爐的設計是在現(xiàn)有高爐成功經(jīng)驗的基圖13#高爐爐缸爐底結構礎上，對爐型、冷卻系統(tǒng)等關鍵部位進一步優(yōu)化完善而成的。在爐缸爐底的結構形式上，考慮了傳統(tǒng)2爐缸爐底的溫度場計
4、算爐缸爐底結構的優(yōu)缺點?！皞鳠岱ā睜t缸爐底是利用2.1計算模型及邊界條件的確定碳磚的高導熱性,在鐵水和碳磚間形成低導熱系數(shù)#主要根據(jù)萊鋼3高爐的實際內襯結構特點，通的“自保護”渣鐵殼。但這種設計存在的不足是對過必要的簡化處理獲得物理模型（見圖1），計算中碳磚的導熱系數(shù)要求較高，而高導熱系數(shù)的碳磚成冷卻水與冷卻壁之間、爐殼與周圍環(huán)境之間的熱交本也較高，且由于形成渣鐵殼前高導熱系數(shù)的碳磚換按照第三類邊界條件處理，即對流邊界條件，其容易接收鐵水的熱量，很快達到其脆化溫度，易發(fā)余邊界如圖1所示，再利用ANSYS提供的分網(wǎng)工具生滲碳反應，渣鐵殼不易穩(wěn)定存在，爐
5、缸長壽仍存劃分為有限元模型（見圖2）。在隱患。“隔熱法”陶瓷杯復合爐缸爐底的設計理念是以低導熱系數(shù)的陶瓷杯直接接觸鐵水為基礎，利用其抗鐵水侵蝕能力強、耐高溫的特性把鐵水和碳磚隔離起來，阻止過多的熱量傳入碳磚中，使碳磚處于安全工作溫度?！案魺岱ā睜t缸爐底的陶瓷杯雖然起到了延長高爐壽命的作用,但是爐缸爐底的高成本和陶瓷質材料的“不可逆”消耗，使其在長壽節(jié)［2］#能方面也存在著不足。綜合以上分析，萊鋼3高圖23#高爐爐缸爐底結構有限元模型收稿日期：2009-07-302.2計算結果的分析作者簡介：賈利軍，男，1983年生，2008年畢業(yè)于安徽工業(yè)大學熱能2
6、.2.1不帶凝固潛熱的計算結果與動力工程專業(yè)?，F(xiàn)為山東省冶金設計院助理工程師，從事煉鐵工藝設計工作。從圖3溫度場的分布情況可以看出，1150℃等110賈利軍等萊鋼3#高爐爐缸爐底溫度場和應力場模擬2009年第5期溫線處于陶瓷墊的內部，避免了鐵水直接對爐底微3應力場計算結果孔碳磚的侵蝕。另外,陶瓷墊低導熱性導致微孔碳磚熱面的溫度較低，進而減少碳磚發(fā)生斷裂的可能爐缸爐底所承受的載荷包括溫度載荷和壓力性。對爐缸而言，由于陶瓷杯的保護作用，1150℃載荷。溫度載荷來源于溫度場的計算結果，利用等溫線同樣處于陶瓷材料內。在爐缸與爐底相接ANSYS的功能選擇出代表
7、爐缸爐底的單元，將爐缸處，1150℃等溫線處于耐火材料熱面附近，因此在爐底的溫度場作為溫度載荷加載到這些單元上進［3］這個區(qū)域易形成渣鐵層，對爐缸爐底起到保護作行熱應力計算。壓力載荷包括爐內鐵水、爐渣、料［4］用，避免了“蒜頭狀”侵蝕的發(fā)生，其原因在于爐缸柱和氣體壓力。#爐底的銜接處，有高導熱的NMD碳磚。所以，3高爐爐缸爐底結構既體現(xiàn)了“隔熱法”爐缸爐底結構-5.5~3.1MPa-0.094~0.028特性，同時也突出了“傳熱法”爐缸爐底結構優(yōu)越性。870℃等溫線處于陶瓷杯內，由于陶瓷材料具有較好的力學特性，避免了碳磚直接與渣鐵等堿金屬接觸，進而不
8、可能與堿金屬發(fā)生反應，減少了碳X向的應力X向的應變磚發(fā)生脆化的可能性。-0.067~0.0671.5~4.8
