高爐球墨鑄鐵冷卻壁蠕變變形研究.pdf

1、高爐冷卻壁的壽命是決定高爐長壽的根本因素。冷卻壁在高溫負荷及持續(xù)熱應(yīng)力的沖擊下,會出現(xiàn)緩慢的蠕變變形,促使冷卻壁和冷卻水管產(chǎn)生裂紋,嚴重時引起冷卻壁損壞直至報廢。因此,定量的分析冷卻壁在高溫下的蠕變變形,對延長高爐壽命有著重要的意義。
　　本文首先對球墨鑄鐵冷卻壁所使用的材料QT400-18球墨鑄鐵進行高溫拉伸蠕變試驗,得到球墨鑄鐵在不同溫度下的蠕變曲線,結(jié)合球墨鑄鐵冷卻壁熱態(tài)試驗,利用 ABAQUS熱―結(jié)構(gòu)耦合計算方法,分析了各

2、種工況下壁體及冷卻水管的蠕變變形,為改進球墨鑄鐵冷卻壁結(jié)構(gòu)設(shè)計,控制其蠕變變形以及合理安裝使用冷卻壁提供理論依據(jù)。論文研究得出:
　　(1)以球墨鑄鐵冷卻壁熱態(tài)試驗確定的參數(shù)為熱邊界條件,采用數(shù)值模擬的方法分別計算了冷卻壁在裸露狀態(tài)和掛渣條件下壁體溫度和熱應(yīng)力分布,以此為依據(jù)、結(jié)合球墨鑄鐵屈服強度確定了球墨鑄鐵高溫拉伸蠕變試驗的溫度水平為250℃、300℃、350℃,應(yīng)力水平為220MPa及300MPa。
　　(2)根據(jù)確定

3、的試驗方案,對鑄鐵冷卻壁使用的球墨鑄鐵材料進行高溫拉伸蠕變試驗,獲得了不同溫度下的球墨鑄鐵蠕變曲線。對試驗數(shù)據(jù)進行多元線性回歸,得到不同溫度下球墨鑄鐵材料的蠕變參數(shù)。試驗結(jié)果表明:溫度低于400℃時,高應(yīng)力水平下的蠕變第一階段比低應(yīng)力水平明顯,且蠕變速率、蠕變變形量較大,應(yīng)力對蠕變變形起主要作用;溫度高于400℃時,即使應(yīng)力非常小,但蠕變變形量卻很大,溫度對蠕變變形起主要作用。
　　(3)利用熱―結(jié)構(gòu)耦合的方法計算分析了爐氣溫度、

4、渣皮厚度、邊緣接觸壓力對冷卻壁蠕變變形的影響。計算結(jié)果顯示:爐氣溫度越高,壁體蠕變變形越大;渣皮的存在降低了壁體變形;在爐氣溫度不變的條件下,邊緣接觸壓力低于50MPa時,壁體向熱面凸起,形成“弓形”,邊緣接觸壓力高于100MPa時,壁體向冷面凸起,形成“弓形”。因此,在高爐上安裝冷卻壁時,壁體與爐殼間的膨脹間隙不小于6mm,左、右相鄰冷卻壁間的膨脹間隙不得小于7mm,高度方向預(yù)留的膨脹間隙不小于9mm,且將鑄鐵冷卻壁做成具有一定弧度、