轉(zhuǎn)爐余熱煙道熱應(yīng)力計算.pdf

1、轉(zhuǎn)爐是煉鋼廠的主要設(shè)備之一，在吹煉過程中會產(chǎn)生大量含有CO、少量CO2及微量其他成分的高溫氣體。氣體中夾帶著大量的氧化鐵、金屬鐵和其他顆粒細小的固體煙塵，這股高溫含塵氣流沖出爐口進入收集與凈化系統(tǒng)。煙氣的收集與疏導(dǎo)裝置主要有活動煙罩和固定煙罩。煙氣的疏通管道又稱煙道，兼起降溫作用，內(nèi)面與高溫?zé)煔饨佑|，管內(nèi)溫水冷卻，形成很高的熱負荷和很大的溫度梯度。熱應(yīng)力的循環(huán)作用是煙道發(fā)生破壞的主要原因。經(jīng)常性地檢修補焊既危及安全生產(chǎn)，又影響鋼廠產(chǎn)量和

2、經(jīng)濟效益。分析轉(zhuǎn)爐余熱煙道工作狀態(tài)下的溫度場和熱應(yīng)力，對指導(dǎo)轉(zhuǎn)爐余熱煙道的設(shè)計、制造和使用維護，提高煙道的使用壽命，保證轉(zhuǎn)爐煉鋼長期穩(wěn)定大量的生產(chǎn)有著重大的意義。
　　本課題研究轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)中余熱煙道的溫度場和熱應(yīng)力的問題。以某鋼廠180t氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐余熱煙道為研究對象，建立了該煙道隔板—水管縱向間隔環(huán)繞而成的實體模型，求解了其工作狀態(tài)下的穩(wěn)態(tài)溫度場;根據(jù)彈性力學(xué)理論計算了煙道的熱應(yīng)力，發(fā)現(xiàn)煙道整體結(jié)構(gòu)熱應(yīng)力較大，尤其是罩裙處、活動煙

3、罩轉(zhuǎn)彎處、斜煙道與豎煙道連接處的熱應(yīng)力值已經(jīng)超過屈服極限;根據(jù)彈塑性力學(xué)原理，應(yīng)用子模型技術(shù)，對上述部位進行了二次計算，煙道部分結(jié)構(gòu)發(fā)生了塑性變形，使用壽命較短。
　　考慮材料的物理性能參數(shù)隨煙道工作溫度的變化，利用APDL語言編寫了煙道溫度場和熱應(yīng)力的參數(shù)化計算程序;針對該180t氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐余熱煙道的運行工況，討論了煙氣入口溫度、冷卻水流速、隔板厚度和冷卻水管壁厚等因素對溫度場和熱應(yīng)力的影響，比較了煙道在不同結(jié)構(gòu)參數(shù)時的冷卻能