RH精炼炉浸渍管耐材失效原因浅析.pdfVIP

1RH 精炼炉浸渍管耐材失效原因浅析 王卫华 王凤琴 曹 勇 （首钢技术研究院，北京 100043 ） 摘 要 针对某钢厂 RH 精炼炉浸渍管耐火材料的开裂现象，分别建立了 RH 精炼炉浸渍管热－固耦合模型和流－ 固耦合模型，模拟浸渍管在工作期间钢胆、耐材的变形及应力情况。通过模型计算得出：浸渍管中部和下端区域是 耐材失效的薄弱环节；在热变形和流动冲击的复合载荷下，热变形影响较大。此计算结果为浸渍管耐材失效的成因 提供了理论依据。 关键词 RH 浸渍管 裂纹 热－固/流－固耦合 模型 Failure Analysis of Impregnated Tube Refractory of RH Refining Furnace Wang Weihua Wang Fengqin Cao Yong （ShouGang Research Institute of Technology, Beijing, 100043 ） Abstract The thermo-mechanical and fluid-solid coupling model has been established because that the refractories of RH refining furnace impregnated tube in a steelworks appears crack, in order to simulate the distortion and stress of steel and refactories in impregnated tube. The conclusion can be gained through calculation of modeling: The middle and lower end of impregnated tube is weakness of refractories inactivation; Thermal distortion has more infection than flow impact in both compound load. The result of the calculation affords the theory foundation for failure of impregnated tube refractory. Key words RH, impregnated tube, cracking, thermo-mechanical/fluid-solid coupling, modeling 1 引言 某厂 RH 精炼炉在工作期间，其浸渍管耐火材料出现侵蚀、开裂、剥落，甚至钻钢导致钢胆剧烈膨胀变 形和熔化的现象。为了探究浸渍管开裂的成因，笔者以钢厂某车间 RH 精炼炉设备参数为基础，建立了 RH 精炼炉浸渍管有限元模型，模拟了浸渍管在工作期间温度达到恒定状态下，钢胆、内部耐火砖和外部浇注料 的变形及应力情况，从而找到浸渍管耐火材料失效的原因。 2 浸渍管变形分析 某厂 RH 精炼炉 3#真空室浸渍管在使用过程中，经常出现底部掉砖、砖缝变大、浸渍管与真空室接缝 处出现深沟而下线的情况，见图 1。经初步分析认为，浸渍管底部掉砖的根本原因在于底部砖的开裂、裂纹 扩展和砖缝撕裂，使管底部镁铬砖的整体性遭到破坏，局部区域内的镁铬砖成为孤立的个体，失去了相邻砖 的约束，在重力或钢水浮力作用下而脱离整体。浸渍管在工作期间，受到来自热、钢液流动、化学侵蚀等多 载荷的复合冲击。为了分析热变形和流动冲击变形对浸渍管的破坏程度，笔者分别建立了两个多物理场耦合 模型，来分析浸渍管的变形和应力集中导致的开裂现象。 王卫华，女，工学硕士，工程师，从事炼钢、轧钢、耐火材料等领域的仿真计算工作，wwhcht@ 8-2 第八届（2011 ）中国钢铁年会论文集 2.1 热－固耦合模型 2.1.1 模型和边界条件 利用 ANSYS 有限元软件建立了热－固耦合模型，该模