基于熱應力的耐火材料測溫管裂紋擴展的研究.pdf

1、測溫管是鋼水連續(xù)測溫系統(tǒng)中感知鋼水溫度的元件，其斷裂是主要的損壞形式，而在使用中產生的裂紋是斷裂產生的首要條件。測溫管的裂紋不僅影響其使用的準確性，而且影響使用壽命。本文首先建立了測溫管的溫度場模型，分析了溫度場的變化梯度，依此為基礎建立了測溫管的熱應力場模型，進而建立了裂紋擴展模型，研究影響測溫管壽命的因素并對其進行分析。該研究對優(yōu)化測溫管的結構，提高測溫管的壽命有實際的意義。
　　(1)建立測溫管的溫度場模型，施加邊界條件和初

2、始條件得到溫度場分布和溫度梯度，為熱應力計算做基礎。(2)基于溫度場建立測溫管熱應力模型，把溫度場計算結果施加到結構場進行計算，研究預熱溫度、測溫管壁厚變化等因素對測溫管應力分布的影響，并提取測溫管關鍵點應力變化曲線，比較應力最大值和測溫管材料抗折強度的關系。(3)建立測溫管裂紋模型，重點研究裂紋的擴展機理，以及熱震對含裂紋測溫管壽命的影響。
　　研究結果表明:溫度場仿真值與測量值相比最大差值小于6℃，所建模型是正確的。測溫管在上

3、線測溫過程中，短時間內溫度變化相當劇烈，溫度從測溫管底部沿軸向變化明顯，且呈階梯狀分布;測溫管與鋼水接觸的外壁熱應力值較小，內壁熱應力大于外壁，但隨著測溫時間的增加，熱應力分布逐漸減小;預熱溫度越高，測溫管熱應力值越低。渣線處壁厚變化后使渣線處的應力值增大，加劇了測溫管的破壞;測溫管存在裂紋時，其強度急劇降低，在熱震的條件下裂紋開始擴展，并造成測溫管的斷裂。裂紋的存在將極大地降低測溫管的壽命。若渣線處存有2mm的裂紋，則經過4次測溫（即