转炉炉壳热应力和蠕变变形分析

1概述

1.1转炉设备发展及载荷特点

1.1.1转炉设备的发展

1.1.2转炉的结构和栽荷特点

1.2炉壳热应力等问题

1.2.1热应力的概念

1.2.2转炉炉壳的热应力

1.2.3炉壳的热冲击问题

1.2.4炉壳的热疲劳问题

1.2.5炉壳的蠕变问题

1.3转炉炉壳应力和变形分析方法

2用圆柱坐标系求解炉壳内外表面温度差

产生热应力的解析方法

2.1圆柱坐标系中轴对称热弹性体的基本方程

2.1.1平衡方程

2.1.2几何方程

2.1.3物理方程

2.2炉壳圆筒内外表面温度差产生的热应力

3炉衬热膨胀引起的炉壳热应力和变形解析方法

3.1炉衬膨胀对炉壳内表面产生压力的确定

3.1.1炉身圆筒壳内压力p的确定

3.1.2炉帽圆锥壳内压力p’的确定

3.1.3炉底球缺壳内压力p’的确定

3.2壳体理论基本方程

3.2.1平衡方程

3.2.2薄壳应变一位移方程

3.2.3内力一应变方程

3.2.4炉壳的应力

3.3壳体采用无矩理论

3.3.1用无矩理论设计炉身圆筒壳

3.3.2用无矩理论设计炉帽和炉底旋转壳

3.4用有矩理论设计炉身圆筒壳

3.4.1有矩理论设计炉身圆筒壳基本方程的推导

3.4.2炉帽和炉底旋转壳轴对称问题的有矩理论

3.5边界效应的概念

4有限单元法概论

4.1有限单元法的基本概念

4.2轴对称问题有限单元法

4.2.1轴对称问题的定义

4.2.2轴对称问题的应力应变特点

4.2.3轴对称问题有限元法

4.3ANSYS有限元分析软件

4.3.1ANSYS软件介绍

4.3.2ANSYS中的文件类型

4.3.3ANSYS的主要功能模块

5转炉炉壳表面温度测量方法及炉体

温度场的有限元模拟

5.1转炉炉壳温度实测方法

5.1.1炉壳表面温度测试手段

5.1.2炉壳表面温度实际测试图像

5.2炉体温度场求解的有限元方法

5.2.1传热基本方程

5.2.2稳态温度场的有限元方法

5.3炉体温度场有限元模型

5.3.1有限元模型的建立

5.3.2物性参数

5.3.3边界条件的考虑

5.4炉体温度场模拟结果及分析

6转炉炉壳热应力和蠕变变形分析研究

6.1炉壳上的应力类型和强度设计问题

6.2热弹塑性蠕变有限元理论基础

6.2.1材料的非线性

6.2.2热弹塑性蠕变增量本构方程

6.2.3热弹塑性蠕变分析的有限元格式

6.3转炉炉壳热应力分析模型的建立

6.3.1转炉炉壳热应力分析的思路

6.3.2模型和载荷的简化

6.3.3膨胀间隙的处理

6.3.4炉体材料物性及其相关参数选择

6.3.5有限元分析模型的建立

6.4转炉炉壳弹塑性热应力和变形研究

6.4.1转炉炉体和炉壳弹塑性热应力及变形模拟

6.4.2膨胀间隙对炉壳热应力的影响

6.4.3两种热应力对炉壳作用的比较

6.5炉壳蠕变变形理论分析研究

6.5.1蠕变变形模型

6.5.2转炉炉壳蠕变分析模型的建立

6.5.3转炉炉壳蠕变应力及蠕变变形模拟结果

7炉壳汽雾冷却交变热应力分析

7.1国内外炉壳蠕变变形状况及其控制策略

7.1.1美国伯利恒钢厂炉壳蠕变变形状况及其

控制策略

7.1.2法国福斯钢厂炉壳蠕变变形

状况及其控制策略

7.1.3日本神户制钢加古川钢厂炉壳蠕变

变形状况及其控制策略

7.1.4国内炼钢厂炉壳蠕变变形状况及其控制策略

7.2炉壳冷却方法的提出和实施

7.3热一结构耦合热应力有限元分析方法

7.4炉壳汽雾冷却产生交变温度场和热应力

有限元分析

7.4.1瞬态温度控制方程和定解条件

7.4.2转炉采用汽雾冷却瞬态温度场有限元求解

7.4.3炉壳瞬态热应力仿真

参考文献