150吨转炉炉体热应力有限元分析

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1、独创性说明本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得内蒙古科技大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。关于论文使用授权的说明本人完全了解内蒙古科技大学有关保留、使用学位论文（纸质版和电子版）的规定，即：本人唯一指定研究生院有权保留送交学位论文在学校相关部门存档，允许论文在校内被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。在论文作者同意的情况下，研究生院

2、可以转授权第三方使用查阅该论文。（保密的论文在解密后应遵循此规定）内蒙古科技大学硕士学位论文摘要为了提高转炉的寿命，高度热传导性和高度热膨胀性镁碳耐火材料在转炉上的得到了广泛的应用，耐火材料受热后会对炉壳产生较大的膨胀压力。当炉体受到的应力水平超过材料允许范围后就要发生破坏，热应力与机械应力是炉体应力的主要组成部分，而机械应力在炉壳所受到的总的应力中只占有比较小的比例，所以，对转炉炉体进行热应力分析是十分必要的。在本文中简单的介绍了有限单元法理论和论文中使用的软件，在充分了解软件的优缺点后，对150吨转炉系统进行相关资料的收集，根据转炉炉体实际的尺寸，运用三维建模软件SolidWo

3、rks对其进行实体模型，并另存为Parasolid格式，利用ANSYS软件所具有的读入外部CAD模型的功能，将建立起的炉体三维实体模型导入到大型的有限元分析软件ANSYSWorkbench中，利用ANSYS软件所具有的仿真、分析功能对转炉实体进行热应力有限元分析。在本论文中主要开展的工作有：1)将导入到ANSYS中的转炉实体模型进行有限元网格划分，对转炉各部分选择适当的物性参数，选定炉体的边界条件，分析炉体的温度场分布情况，并指出炉壳与炉衬中温度最高的部位，为之后进行热—应力耦合提供基础。2)在完成温度场分析的基础上，对炉体进行热应力分析，考虑炉衬与炉壳材料的物性参数随温度变化的特

4、性，分析出炉壳在稳态状态下所受到的热膨胀应力，同时分析出炉衬所受到的接触正压力。3)炉壳与炉衬间预设的膨胀间隙对炉壳的热应力以及炉衬的压力分布起重要的作用，为了了解炉壳热应力以及炉衬膨胀压力与解膨胀间隙之间的关系，利用ANSYS对接触应力进行分析，对设置不同的膨胀间隙的炉体进行热应力以及炉衬压力分析，根据应力变化趋势，选择合理的膨胀间隙，使炉衬结构既能保持稳定且接触正压力不会太大，又能使炉壳不承受较大的热应力。通过分析可以得到，通过设置合理的膨胀间隙，可以使炉体所受到的应力水平保持在其材料允许的范围内，这可以为砌筑转炉预留间隙值的选取提供理论基础。关键词：转炉；炉壳；热应力；有限元

5、；膨胀间隙I内蒙古科技大学硕士学位论文AbstractInordertoimprovethelifeoftheconverter,highthermalconductivityandhighthermalexpansionmagnesiacarbonrefractorieshasbeenwidelyusedintheconverter,theBOFshellwillsustainagreaterexpansionpressureafterheating.WhenthestresslevelBOFshellsustainedexceedsthematerialallowableran

6、gedestructionwillhappen,whilethemechanicalstressesBOFshellsufferedholdonlyarelativelysmallproportioninthetotalstress,therefore,makethermalstressanalysisontheconvertershellisnecessary.Inthispapersimplyintroducesthetheoryofthefiniteelementmethodandsoftwareusedinthepaper,afterfullyunderstandthead

7、vantagesanddisadvantagesofsoftware,thencollectingrelevantmaterialsabout150tconvertersystem,accordingtotheactualsizeofconverterbody,usethe3DmodelingsoftwareSolidWorkstosoliditsentitymodel,andsaveasparasolidformat,usingANSYSsoftwarethefun