铁水脱硫喷枪用新型耐火材料研究

第1章引言

1.1铁水炉外喷粉预脱硫

1.1.1铁水炉外喷粉脱硫的发展概况

1.1.2铁水炉外喷粉脱硫的技术优势

1.1.3我国发展铁水炉外喷粉脱硫的重要意义

§1.2铁水脱硫喷枪工作条件

1.2.1机械作用

1.2.2热机械应力作用

1.2.3化学侵蚀作用

§1.3铁水脱硫喷枪用浇注料

1.3.1浇注料的发展概况

1.3.2低水泥浇注料的硬化与强度

1.3.3浇注料热震稳定性研究

1.3.4莫来石质浇注料

1.3.5喷枪用浇注料材质方面的研究

1.3.6喷枪结构的研究

1.3.7复相材料增韧理论

1.3.8过渡塑性相工艺

§1.4耐火材料有限元热分析与热应力分析

1.4.1有限元原理概述

1.4.2有限元热分析基础

1.4.3有限元热应力分析的基础

1.4.4有限元法在耐火材料中的应用

1.4.5基于有限元的数值仿真技术

1.4.6有限元热分析与热应力分析的国内外研究概况

1.4.7ANSYS软件的简介

§1.5存在的问题

1.5.1多相材料本身的性能

1.5.2有限元分析计算

1.5.3利用计算结果来进一步延长高温部件的寿命

1.5.4实际情况下温度和应力的测量

§1.6本文的主要内容

1.6.1优化配置研究

1.6.2有限元热分析与热应力分析

第2章喷枪新型耐火材料的基础研究之一

红柱石的添加

§2.1基质研究

2.1.1概述

2.1.2实验

2.1.3实验结果与讨论

§2.2红柱石的分解研究

2.2.1概述

2.2.2实验

2.2.3实验结果与讨论

§2.3红柱石对莫来石质浇注料性能的影响

2.3.1概述

2.3.2实验

2.3.3结果与讨论

2.3.4微观结构分析

§2.4本章小结

第3章喷枪新型耐火材料的基础研究之二

碳化硅对莫来石质浇注料性能的影响

§3.1碳化硅粉料在莫来石质浇注料基质中的氧化行为研究

3.1.1概述

3.1.2实验

3.1.3实验结果

§3.2碳化硅细粉对莫来石质浇注料性能的影响

3.2.1概述

3.2.2实验

3.2.3实验结果

3.2.4分析与讨论

3.2.5显微结构分析

§3.3碳化硅微粉对莫来石质浇注料性能的影响

3.3.1概述

3.3.2实验

3.3.3实验结果

3.3.4分析与讨论

3.3.5显微结构分析

§3.4碳化硅细粉对添加有红柱石的莫来石质浇注料试样性能的影响

3.4.1实验

3.4.2实验结果

3.4.3分析与讨论

3.4.4显微结构分析

§3.5本章小结

第4章喷枪新型耐火材料的基础研究之三

结晶硅对莫来石质浇注料性能的影响

§4.1结晶硅的氧化行为研究

4.1.1概述

4.1.2实验

4.1.3实验结果

4.1.4烧后试样物相分析

§4.2结晶硅对浇注料性能的影响

4.2.1实验

4.2.2实验结果与讨论

4.2.3显微结构分析

§4.3本章小结

第5章喷枪整体仿真建模与结果分析

§5.1脱硫喷枪的建模

5.1.1喷枪结构概述

5.1.2喷枪的三种分析模型

5.1.3喷枪的材料模型特点

§5.2喷枪的载荷工作状况

5.2.1喷枪在烘烤预热工作状况下的热边界

5.2.2喷枪在脱硫工作状况下的热边界

5.2.3喷枪在热应力分析时的结构边界条件

§5.3脱硫喷枪的仿真分析若干问题的实现方法

5.3.1加载随温度变化对流的方法

5.3.2加载辐射热载荷的方法

5.3.3热应力分析中的瞬态温度加载

§5.4脱硫喷枪整体仿真分析

5.4.1计算条件概述

5.4.2喷枪在烘烤预热工作状况下随时间变化的喷枪温度与应力

5.4.3喷枪在烘烤预热工作状况下恒温450℃前后的热应力分布

5.4.4喷枪在脱硫工作状况下各时刻的温度场

5.4.5喷枪在脱硫工作状况下随时间变化的喷枪温度

5.4.6喷枪在脱硫工作状况下在各时刻的应力场

5.4.7喷枪在脱硫工作状况下随时间变化的喷枪热应力

§5.5本章小结

第6章影响喷枪热应力因素的分析

§6.1耐火材料物理性能参数对脱硫喷枪热应力的影响

6.1.1概述

6.1.2物理性能参数对温度场的影响

6.1.3物理性能参数对应力场的影响

6.1.4复合层结构耐火材料对改善喷枪应力状态的作用

§6.2芯管结构及布置对脱硫喷枪热应力的影响

6.2.1概述

6.2.2喷枪支撑结构形式改变对喷枪热应力的作用

6.2.3喷枪几何结构参数对喷枪热应力的作用

6.2.4增大支撑钢管与枪芯钢管外壁间距(无腹板)的效果

§6.3耐火材料中锚固钢筋密度对脱硫喷枪热应力的影响

6.3.1概述

6.3.2SOLID65单元的应用

6.3.3结果比较

§6.4本章小结

第7章结论

附录一热一结构分析的菜单与页面系统

附录二三维有限元模型的自动生成APDL源程序

参考文献

　　本书共分7章：第1章介绍了铁水脱硫以及脱硫喷枪用耐火材料、耐火材料有限元热分析与热应力的基础知识及研究现状。第2、3、4章用XRD、SEM、EPMA、DSC-TG及热力学计算等方法对铁水脱硫喷枪用莫来石质浇注料进行了研究，探讨了红柱石、碳化硅和金属硅对莫来石质浇注料性能的影响。第5、6章是针对铁水脱硫喷枪结构的特点，利用有限元技术完整地仿真分析了脱硫喷枪在其制作过程的预热烘烤工作状况和生产使用过程的脱硫工作状况的温度场与应力场。第7章为全书的结论。