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1、设计与结构氧气球罐的低循环疲劳问题ProblemonLowCycleFatigueforOxygenSphericalTanks鞍钢集团公司设计研究院徐铁燕Combiningwitletheoprationstateoftheoxygensphericaltanks,thispaperdiscussesproblemonlowcy2clefatigueforoxygensphericaltanks.Discussionresultindicatesthattheoprationstateoftheoxygenspherical
2、tanksappearsperiodicallypressuefluctuationandtheoxygensphericaltanksbearsaalternatecycleloadwhichisahightstrainandlowcyclefatigue,orproblemonlowcycletatigue.Thedefeatformoftheoxygenspheri2caltanksisfatiguedestruction.Soitisdifferentthatconsidersonlystrengthdestructi
3、onandoughttousede2signbystressanalysisindesignoftheoxygensphcricaltanksaccorgingtorelatedstandard.关键词:氧气球罐交变循环载荷低循环疲劳问题应力分析设计1前言2运行工况作为调节单位时间内空分装置与用氧量不平钢铁企业氧气顶吹转炉炼钢生产的特点为冶炼衡、调剂氧气顶吹转炉炼钢供氧系统中的高峰低谷周期短、产量大,炼钢过程中的氧化反应主要依靠负荷波动的氧气球罐广泛地应用于钢铁企业。根据外加氧气完成,因而要求氧气用量、质量及压力较钢铁企业的特
4、点,对氧气供给系统的要求是可靠、为稳定,并能配合氧气顶吹转炉作业制度满足正常调节性能好,还必须十分安全。这是因为氧气球罐连续供氧的要求。氧气顶吹转炉炼钢生产用氧压力的安全可靠运行与否,将直接关系到氧气顶吹转炉通常低于114MPa,但是用氧量波动性很大,因此炼钢的正常生产。以往在氧气球罐设计中,并没有工业用氧量较大的钢铁企业,大多数采用中压供氧考虑氧气球罐的运行工况,所考虑的载荷主要是静系统,即氧气以大于用户用氧压力进行加压,通常荷载(包括内压力、球罐自重以及其它重力载荷用氧压机将氧气加压到2194MPa,并经过压力调节等),对
5、于动载荷只考虑了瞬间载荷(如风载荷、阀组将氧气压力调用户所需的压力送入管网,用户地震力等)。但是,由于氧气顶吹转炉炼钢供氧系的高峰低谷用量波动是依靠氧气球罐的吞吐能力来统用氧量波动很大,氧气球罐运行时出现周期性的平衡的。由图1可知,氧气顶吹转炉吹氧时间tc压力波动,氧气球罐承受交变循环载荷,为低循环3分钟内,用氧量出现高峰,其用量为Qmtc标m,疲劳问题,而在以往的氧气球罐设计中却忽视了交3此时按平均用量供给的氧气为Qpty标m,因此不变循环载荷的影响。本文拟就氧气球罐的运行工况够的氧气量Qmtc-Qptc是依靠氧气球罐存氧量
6、补及低循环疲劳问题进行讨论,并依据相关标准给出充,而在停止吹氧时间的氧气量Qpty-Qptc是依靠了氧气球罐应力分析设计和评定的要求,以供同行氧气球罐储存。在正常工作制度下,吹氧高峰的缺参考。量正等于不吹氧时的储量。·30·©1994-2009ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net第17卷第4期压力容器总第100期钢铁企业氧气顶吹转炉炼钢冶炼周期通常为[1]曲线称为材料的疲劳曲线(如图2所示)。一般3
7、8～40分钟/炉钢,其中吹氧时间为16～18分钟。情况下,疲劳曲线可由实验得到。对于常用的钢材对于二吹一的氧气顶吹转炉配置而言,在一个冶炼7来说,当循环次数N>10时,曲线就变得比较平周期中有一半以上的时间属于不吹氧状态,氧压机坦,这时的应力变化幅度就认为是材料的疲劳限,和氧气球罐系统处于由1177MPa到2194MPa逐步增当应力变化幅增大时,材料能承受的循环次数将减压阶段,在不到一半冶炼周期的吹氧时间内,供氧5少,而在循环次数小于10次的范围内,就进入了系统需要将大流量的吹炼用氧全部送出,氧气球罐低循环区,此时,失效的循环
8、次数通常只有100～的氧气压力又迅速由2194MPa降到1177MPa;对于10000之间,对于这类疲劳问题,通常称之为低循三吹二氧气顶吹转炉配置而言,其供氧最大量在环疲劳问题。115～117氧气吹转炉之间重叠,在吹氧周期内,氧312氧气球罐的低循环疲劳气球罐的氧气压力在11
