基于熱應(yīng)力的耐火材料測(cè)溫管裂紋擴(kuò)展的研究.pdf

1、測(cè)溫管是鋼水連續(xù)測(cè)溫系統(tǒng)中感知鋼水溫度的元件，其斷裂是主要的損壞形式，而在使用中產(chǎn)生的裂紋是斷裂產(chǎn)生的首要條件。測(cè)溫管的裂紋不僅影響其使用的準(zhǔn)確性，而且影響使用壽命。本文首先建立了測(cè)溫管的溫度場(chǎng)模型，分析了溫度場(chǎng)的變化梯度，依此為基礎(chǔ)建立了測(cè)溫管的熱應(yīng)力場(chǎng)模型，進(jìn)而建立了裂紋擴(kuò)展模型，研究影響測(cè)溫管壽命的因素并對(duì)其進(jìn)行分析。該研究對(duì)優(yōu)化測(cè)溫管的結(jié)構(gòu)，提高測(cè)溫管的壽命有實(shí)際的意義。
　　(1)建立測(cè)溫管的溫度場(chǎng)模型，施加邊界條件和初

2、始條件得到溫度場(chǎng)分布和溫度梯度，為熱應(yīng)力計(jì)算做基礎(chǔ)。(2)基于溫度場(chǎng)建立測(cè)溫管熱應(yīng)力模型，把溫度場(chǎng)計(jì)算結(jié)果施加到結(jié)構(gòu)場(chǎng)進(jìn)行計(jì)算，研究預(yù)熱溫度、測(cè)溫管壁厚變化等因素對(duì)測(cè)溫管應(yīng)力分布的影響，并提取測(cè)溫管關(guān)鍵點(diǎn)應(yīng)力變化曲線，比較應(yīng)力最大值和測(cè)溫管材料抗折強(qiáng)度的關(guān)系。(3)建立測(cè)溫管裂紋模型，重點(diǎn)研究裂紋的擴(kuò)展機(jī)理，以及熱震對(duì)含裂紋測(cè)溫管壽命的影響。
　　研究結(jié)果表明:溫度場(chǎng)仿真值與測(cè)量值相比最大差值小于6℃，所建模型是正確的。測(cè)溫管在上

3、線測(cè)溫過(guò)程中，短時(shí)間內(nèi)溫度變化相當(dāng)劇烈，溫度從測(cè)溫管底部沿軸向變化明顯，且呈階梯狀分布;測(cè)溫管與鋼水接觸的外壁熱應(yīng)力值較小，內(nèi)壁熱應(yīng)力大于外壁，但隨著測(cè)溫時(shí)間的增加，熱應(yīng)力分布逐漸減小;預(yù)熱溫度越高，測(cè)溫管熱應(yīng)力值越低。渣線處壁厚變化后使渣線處的應(yīng)力值增大，加劇了測(cè)溫管的破壞;測(cè)溫管存在裂紋時(shí)，其強(qiáng)度急劇降低，在熱震的條件下裂紋開(kāi)始擴(kuò)展，并造成測(cè)溫管的斷裂。裂紋的存在將極大地降低測(cè)溫管的壽命。若渣線處存有2mm的裂紋，則經(jīng)過(guò)4次測(cè)溫（即