轉(zhuǎn)爐新爐型爐殼由爐頂上錐段、爐身圓柱直線段、下錐段及球形底部等四段組成,為減少應(yīng)力集中,中間還有圓弧過渡段。爐殼鋼板材料為新研制成功的轉(zhuǎn)爐鋼。轉(zhuǎn)爐三點成120°夾角支撐于托圈上,爐殼外壁在支撐部位處都有加強(qiáng)筋板結(jié)構(gòu),以提高其支撐強(qiáng)度。爐殼鋼板的主要材料參數(shù)為:屈服極限,斷裂極限,轉(zhuǎn)爐爐殼整體進(jìn)行三維空間有限元分析,采用三維四面體單元進(jìn)行有限元網(wǎng)格劃分。
有限元計算規(guī)模:節(jié)點總數(shù)為18766,三維四面體單元總數(shù)為56220,總自由度數(shù)為562980,全局計算坐標(biāo)系那的規(guī)定如下:坐標(biāo)原點設(shè)定為轉(zhuǎn)爐爐殼中心對稱軸上爐底球缺的球心處,X軸作為截面線,位于爐殼法蘭盤夾角為120°的兩個圓孔的對稱截面內(nèi),X軸構(gòu)成水平面,軸沿著中心對稱軸,向上為正;那軸構(gòu)成右手坐標(biāo)系。爐殼外壁的法蘭圓盤中的三個圓孔為軸向完全固定,其余方向自由;爐殼底部中心點,由于對稱性的變形要求,該處只有軸向自由,其余方向完全約束固定住,爐殼的其它各點均自由。
爐殼外壁的法蘭圓盤中的三個圓孔為軸向完全固定,其余方向自由,爐殼底部中心點,由于對稱性的變形要求,該處只有軸向自由,其余方向完全約束固定住,爐殼的其它各點均自由。機(jī)械荷載主要考慮的機(jī)械荷載為耐火材料的重量,爐殼的自重及鋼水的重力作用。爐殼自重,鋼水液面距底部高度。溫度荷載由于爐殼結(jié)構(gòu)本身的溫度分布不均及爐殼內(nèi)外壁的溫差產(chǎn)生的爐殼內(nèi)應(yīng)力,簡稱為溫度荷載產(chǎn)生的溫度應(yīng)力。
有限元分析采用的爐殼外壁的溫度分布是實測的溫度數(shù)據(jù),爐殼內(nèi)壁的溫度分布是用有限元法計算爐體溫度場得到的,熱膨脹壓力由于爐襯耐火材料承受的溫度及熱膨脹系數(shù)與爐殼有較大的差異,因此,爐襯耐火材料與爐殼的熱膨脹變形不一致,從而產(chǎn)生爐襯對爐殼內(nèi)壁的熱膨脹壓力。但爐襯耐火材料之間有環(huán)向和徑向間隙,而且耐火材料與爐殼之間也有徑向間隙,還有軸向的錯動,情況比較復(fù)雜,未知的因素很多,難以測定。為此,采用計算公式來計算其熱膨脹壓力。將轉(zhuǎn)爐新爐型爐殼的相應(yīng)數(shù)據(jù)代入公式,可得到爐帽圓錐殼的熱膨脹壓力爐身圓筒殼的熱膨脹壓力。
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