鐵水脫硫噴槍用新型耐火材料研究

內容概要

本書比較全面地闡述了鐵水脫硫噴槍用耐火材料及其有限元熱分析，其中包括脫硫噴槍用莫來石質澆注料，紅柱石、碳化硅和結晶硅對莫來石質澆注料性能的影響，脫硫噴槍溫度場與應力場的有限元分析。　　本書可供從事冶金工程、耐火材料、機械工程行業(yè)的科研、產品開發(fā)、生產與應用的技術人員閱讀，也可供大專院校有關專業(yè)的師生參考。

作者簡介

李江，1968年10月出生，湖北武漢人。1989年武漢鋼鐵學院鋼鐵冶金專業(yè)本科畢業(yè)，分別于2000年、2004年在武漢科技大學計算機應用及材料學專業(yè)獲碩士和博士學位。研究方向為：轉爐煉鋼；爐外精煉；鋁硅系耐火材料；耐火材料有限元分析等；已在國內外學術刊物和重要會議上發(fā)表論文40余篇。曾獲省部級科技進步三等獎一項。

書籍目錄

第1章 引言  1.1 鐵水爐外噴粉預脫硫    1.1.1 鐵水爐外噴粉脫硫的發(fā)展概況    1.1.2 鐵水爐外噴粉脫硫的技術優(yōu)勢　　1.1.3 我國發(fā)展鐵水爐外噴粉脫硫的重要意義  1.2 鐵水脫硫噴槍工作條件　　1.2.1 機械作用　　1.2.2 熱機械應力作用　　1.2.3 化學侵蝕作用  1.3 鐵水脫硫噴槍用澆注料　　1.3.1 澆注料的發(fā)展概況　　1.3.2 低水泥澆注料的硬化與強度　　1.3.3 澆注料熱震穩(wěn)定性研究　　1.3.4 莫來石質澆注料　　1.3.5 噴槍用澆注料材質方面的研究　　1.3.6 噴槍結構的研究　　1.3.7 復相材料增韌理論　　1.3.8 過渡塑性相工藝  1.4 耐火材料有限元熱分析與熱應力分析　　1.4.1 有限元原理概述　　1.4.2 有限元熱分析基礎　　1.4.3 有限元熱應力分析的基礎　　1.4.4 有限元法在耐火材料中的應用　　1.4.5 基于有限元的數(shù)值仿真技術　　1.4.6 有限元熱分析與熱應力分析的國內外研究概況　　1.4.7 ANSYS軟件的簡介  1.5 存在的問題　　1.5.1 多相材料本身的性能　　1.5.2 有限元分析計算　　1.5.3 利用計算結果來進一步延長高溫部件的壽命　　1.5.4 實際情況下溫度和應力的測量  1.6 本文的主要內容　　1.6.1 優(yōu)化配置研究　　1.6.2 有限元熱分析與熱應力分析第2章 噴槍新型耐火材料的基礎研究之一——紅柱石的添加  2.1 基質研究　　2.1.1 概述　　2.1.2 實驗　　2.1.3 實驗結果與討論  2.2 紅柱石的分解研究　　2.2.1 概述　　2.2.2 實驗　　2.2.3 實驗結果與討論  2.3 紅柱石對莫來石質澆注料性能的影響　　2.3.1 概述　　2.3.2 實驗　　2.3.3 結果與討論　　2.3.4 微觀結構分析  2.4 本章小結第3章 噴槍新型耐火材料的基礎研究之二——碳化硅對莫來石質澆注料性能的影響  3.1 碳化硅粉料在莫來石質澆注料基質中的氧化行為研究　　3.1.1 概述　　3.1.2 實驗　　3.1.3 實驗結果  3.2 碳化硅細粉對莫來石質澆注料性能的影響　　3.2.1 概述　　3.2.2 實驗　　3.2.3 實驗結果　　3.2.4 分析與討論　　3.2.5 顯微結構分析  3.3 碳化硅微粉對莫來石質澆注料性能的影響　　3.3.1 概述　　3.3.2 實驗　　3.3.3 實驗結果　　3.3.4 分析與討論　　3.3.5 顯微結構分析  3.4 碳化硅細粉對添加有紅柱石的莫來石質澆注料試樣性能的影響　　3.4.1 實驗　　3.4.2 實驗結果　　3.4.3 分析與討論　　3.4.4 顯微結構分析  3.5 本章小結第4章 噴槍新型耐火材料的基礎研究之三——結晶硅對莫來石質澆注料性能的影響  4.1 結晶硅的氧化行為研究　　4.1.1 概述　　4.1.2 實驗　　4.1.3 實驗結果　　4.1.4 燒后試樣物相分析  4.2 結晶硅對澆注料性能的影響　　4.2.1 實驗　　4.2.2 實驗結果與討論　　4.2.3 顯微結構分析  4.3 本章小結第5章 噴槍整體仿真建模與結果分析  5.1 脫硫噴槍的建?！　?.1.1 噴槍結構概述　　5.1.2 噴槍的三種分析模型　　5.1.3 噴槍的材料模型特點  5.2 噴槍的載荷工作狀況　　5.2.1 噴槍在烘烤預熱工作狀況下的熱邊界　　5.2.2 噴槍在脫硫工作狀況下的熱邊界　　5.2.3 噴槍在熱應力分析時的結構邊界條件  5.3 脫硫噴槍的仿真分析若干問題的實現(xiàn)方法　　5.3.1 加載隨溫度變化對流的方法　　5.3.2 加載輻射熱載荷的方法　　5.3.3 熱應力分析中的瞬態(tài)溫度加載  5.4 脫硫噴槍整體仿真分析　　5.4.1 計算條件概述　　5.4.2 噴槍在烘烤預熱工作狀況下隨時間變化的噴槍溫度與應力　　5.4.3 噴槍在烘烤預熱工作狀況下恒溫450℃前后的熱應力分布　　5.4.4 噴槍在脫硫工作狀況下各時刻的溫度場　　5.4.5 噴槍在脫硫工作狀況下隨時間變化的噴槍溫度　　5.4.6 噴槍在脫硫工作狀況下在各時刻的應力場　　5.4.7 噴槍在脫硫工作狀況下隨時間變化的噴槍熱應力  5.5 本章小結第6章 影響噴槍熱應力因素的分析  6.1 耐火材料物理性能參數(shù)對脫硫噴槍熱應力的影響　　6.1.1 概述　　6.1.2 物理性能參數(shù)對溫度場的影響　　6.1.3 物理性能參數(shù)對應力場的影響　　6.1.4 復合層結構耐火材料對改善噴槍應力狀態(tài)的作用  6.2 芯管結構及布置對脫硫噴槍熱應力的影響　　6.2.1 概述　　6.2.2 噴槍支撐結構形式改變對噴槍熱應力的作用　　6.2.3 噴槍幾何結構參數(shù)對噴槍熱應力的作用　　6.2.4 增大支撐鋼管與槍芯鋼管外壁間距(無腹板)的效果  6.3 耐火材料中錨固鋼筋密度對脫硫噴槍熱應力的影響　　6.3.1 概述　　6.3.2 SOLID65單元的應用　　6.3.3 結果比較  6.4 本章小結第7章 結論　附錄一 熱一結構分析的菜單與頁面系統(tǒng)　附錄二 三維有限元模型的自動生成APDL源程序參考文獻

章節(jié)摘錄

　　低水泥澆注料的強度　　在上述的二氧化硅微粉硬化機理中，闡述了其低溫強度產生的原因，在此不再詳述。其中溫強度比較高，是由于它能把微粉之間形成的網(wǎng)狀鏈一直保持到1200℃左右的緣故。根據(jù)加入澆注料后接觸的粉體不同，它的結合機理又可分為兩類。第一類是氧化鋁的粉體，在低溫下，這些粉體吸附在由硅灰形成的網(wǎng)狀鏈上，具有較強的低溫強度；而到700℃，則與硅灰反應形成非化學計量化合物，直到最終達到1200℃左右，形成較大的莫來石晶體。由于莫來石的針狀交錯晶體和原網(wǎng)絡鏈的雙重作用，使它具有較高的中溫強度；第二類是硅灰加入后，接觸到的既無水化反應，又不與二氧化硅起其他化學反應的粉體，如碳化硅（SiC）、鋯英石（ZrSi04）等粉體。從低溫開始直到1200℃以上，這類粉體都附著在硅灰表面水化形成的硅膠脫水聚合后的網(wǎng)狀鏈上，這種網(wǎng)狀鏈在中溫范圍內不變的形態(tài)則保證了這類澆注料或制品具有相當高的中溫冷卻強度。　　高溫處理后的強度主要來自高溫燒結，生成高強度結構。微粉由于表面缺陷多，表面質點的活化和無序化，具有能態(tài)高、活性大的特點，從而可以促進燒結過程。李曉明通過剛玉澆注料得出如下結果：一是微粉填補空隙減少了氣孔，因而加入量不能太大，否則會因為堆積密度小和不能緊密堆積而導致不夠致密；二是微粉分布在顆粒邊緣，因其表面活性和質點的可動性，能在較低的溫度下與顆粒結合得較好，封閉部分貫通氣孔，從而使制品致密化，強度增加，促進燒結，這個結果只有在微粉粒度小于5um的時候才表現(xiàn)得比較明顯。但是不能促進燒結，這是由于活性氧化鋁表面水化物的形成和在燒結時水化物分解時的氣體逸出破壞了制品的致密結構的緣故?！　τ诘退酀沧⒘蟻碚f，由于它的氣孔率較低，透氣性差，在烘烤時容易發(fā)生爆裂，因此，澆注料容易發(fā)生爆裂的原因，多數(shù)資料認為是微粉的加入，堵塞了氣孔而使排氣通道不暢?！　　?/pre>








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