高炉风口温度场和应力场的数值模拟

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1、沈阳工业大学硕士学位论文摘要风口是高炉上损坏频率较高的部件，它承受着高速煤粉的磨蚀，高温炉气的冲刷和炉料的撞击。目前国内高炉风口大多由纯铜制造，其平均使用寿命仅有2～3个月。频繁地更换风口使高炉运行的稳定性降低、产量减少、工人的劳动强度增大。研究提高风口使用寿命的途径有很大的实际意义。本文用计算机模拟的方法研究了高炉风口的温度场和应力场。模拟了纯铜高炉风口的瞬态温度场和应力场，研究了杂质含量及水垢厚度对高炉风口稳态温度场及应力场的影响，并对带有陶瓷层、镍合金层的铜风口稳态温度场及应力场进行了数值模拟。研究结果表明：没有水垢和杂质的水冷铜风口中温度和应力分布比较均匀，最高温度为255℃，最

2、大应力为43．7MPa，均低于许用值。风口材质中含有杂质元素时，风口的最高温度和最大应力有所提高，但幅度不大。因此，制造铜风口时不必刻意要求铜的纯度。风口水冷内腔形成水垢后，风口的最高温度和最大应力明显提高。当水垢厚度超过O．16ram时，其最高温度超过许用温度。因此，设法防止铜风口水冷内腔形成水垢是提高风口寿命的重要途径。风口前端和侧面均采用陶瓷涂层时，在风口前端，陶瓷与铜的结合面处应力较大，仅O．Imra厚的涂层应力就达190MPa，高于许用应力，将产生开裂现象。风口前端采用镍合金涂层，侧面采用陶瓷涂层时，风口内的最高温度和最大应力均较小。涂层厚度小于0．5mm时，铜风口基体、镍合金

3、、陶瓷、铜．镍合金结合面、铜．陶瓷结合面的最高温度和最大应力均小于许用值。工厂实际使用表明风口的使用寿命得到显著提高。关键词：高炉风口，温度场，应力场，数值模拟高炉风口温度场和应力场的数值模拟NumericalSimulationofTemperatureFieldandStressFieldintheTuyerewhichisanimportantpartoftheblastful'naceisoftendestructedbytheformidableworkingconditions，suchasabrasionformcoaldustwithhighmteanderosionfr

4、omburnergaswithhightemperature．Atthepresent,domesticmyeresaremadeofpurecopper,andtheirlivesaleonly2-3months．Iftuyeresarcchangedfrequently,thestabilityoftheblastwillbecost；theproductionoftheblastwillbereduced；theworkingstrengthofworkerswillbeincreased．Studyingthemeall$ofimprovingtheservicelifeoftu

5、yereisactualsignificance．Inthispaper,itstudiedthetemperaturefieldandthestressfieldoftuyereusingthenumericalsimulationmethod，andsimulatedtransienttemperaturefieldandstressfieldoftheCu-tuyere．thetemperaturefieldandthestressfieldoftheCu-tuyerewitlldifferentincrustationscalethicknessandimpurity,andth

6、etemperaturefieldandthestressfieldoftheCu-tuyerewithcefalnics、nickelalloylayers．Thesimulationresultsindicatethatthetemperaturedistributionandthestressdistribut-ionareveryhomogeneousintheCu-tuyerewithoutincrustationscaleandimpurity．Thehighesttemperatureis255"C，anditsmaximalstressis43．7MPa,bothofth

7、emaleunderthepromisedvalues．ThehighesttemperatureandthemaximalstressalelittleincreasedintheCu-tuyerewithimpurity,SOitneedn’ttorequirepurityofCuwhenmadetuyere．VChenformattingincrustationscale．thehighesttemperatureandthe