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钢包复合结构体热机械应力的研究及其寿命预测

陈世杰  
【摘要】: 钢包是冶金工业的重要设备,其寿命的长短直接影响钢铁企业的经济效益。钢包热机械应力的计算及其影响规律的分析对于钢包设计和使用具有重要的意义,而钢包寿命的预测可以及时对钢包进行维修,延长其寿命。 本文以钢包复合结构体为研究对象,主要进行了以下的研究。 (1)提出了钢包复合结构体的概念,并基于传热学理论,应用有限元软件建立了钢包复合结构体的模型,计算了钢包复合体在烘烤和工作状态下各个工况的瞬态或稳态的温度场和应力场,这有利于分析钢包壳和内衬应力分布及相互关系。 (2)通过分析钢包复合结构体内衬膨胀缝对其应力场的影响得到:设置2mm膨胀缝可以降低的接触应力为内衬耐压强度的1/6~1/5。研究还表明:随着包壁工作层内衬厚度减薄,包壳温度和应力均增大。 (3)运用断裂和热震损伤理论提出了钢包壳和内衬寿命预测的模型,运用该模型计算的寿命与实际寿命基本吻合。 本文研究工作对于了解钢包温度场和应力场分布、选择合适的内衬物性和膨胀缝和预测钢包的寿命起到一定的参考作用。


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