高炉铜冷却壁水管热应力分析.pdf

第 卷第 期 重 庆 大 学 学 报 ３８ ２ Ｖｏｌ．３８Ｎｏ．２ 年 月 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｏｎ ｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔ ２０１５ ４ Ａ ｒ．２０１５ ｇｑ ｇ ｙ ｐ ： ／ ｄｏｉ１０．１１８３５ ．ｉｓｓｎ．１０００５８２Ｘ．２０１５．０２．００３ ｊ 高炉铜冷却壁水管热应力分析 １ １ ２ ２ 刘 奇 ，程树森 ，牛建平 ，刘东东 　 （ 北京科技大学 冶金与生态工程学院，北京 ； １． １０００８３ 河北省万全县丰华有色金属加工厂，河北 张家口 ） ２． ０７５０００ 摘 要：针对高炉内普遍出现的铜冷却壁水管断裂问题，以热 结构耦合分析为手段，研究了铜 　 冷却壁水管所受约束对其热应力分布的影响。通过建立铜冷却壁热应力数学模型，对比分析了铜 冷却壁水管受不同约束作用下的热变形行为及热应力变化。计算结果表明，铜冷却壁水管末端为 自由或受固定约束时，水管根部相对于其他位置产生较大热应力。但水管末端为自由时，水管根部 等效应力仅 ４５ＭＰａ，低于纯铜的屈服强度；水管末端受到固定约束时，水管根部等效应力达到 ２７２ＭＰａ，超过纯铜的屈服强度。水管之间应采用柔性连接。水管受到炉壳开孔约束时，其最大等 效应力为 ６００ＭＰａ，远超过纯铜材料的屈服强度。铜冷却壁极限工作温度下水管末端产生最大位 移，约为 １．７３ｍｍ，考虑到安装误差等因素的影响，炉壳开孔直径应为 １２０ｍｍ。 关键词：高炉；铜冷却壁；热应力；水管；变形 中图分类号： 文献标志码： 文章编号： （ ） ＴＦ５７２ Ａ １０００５８２Ｘ２０１５０２００１７０８ 　　 犃狀犪犾狊犻狊狅犳狋犺犲狉犿犪犾狊狋狉犲狊狊犻狀犪狑犪狋犲狉 犻犲狅犳犫犾犪狊狋犳狌狉狀犪犮犲犮狅 犲狉狊狋犪狏犲 狔 狆狆 狆狆 １ １ ２ ２ ， ， ， 犔犐犝犙犻 犆犎犈犖犌犛犺狌狊犲狀 犖犐犝犑犻犪狀犻狀 犔犐犝犇狅狀犱狅狀 狆犵 犵 犵 （ ， ， １．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｔａｌｌｕｒｉｃａｌａｎｄＥｃｏｌｏｉｃａｌＥｎｉｎｅｅｒｉｎ ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏ