鐵水脫硫噴槍用新型耐火材料研究

內(nèi)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(zhì)澆注料，紅柱石、碳化硅和結(jié)晶硅對莫來石質(zhì)澆注料性能的影響，脫硫噴槍溫度場與應(yīng)力場的有限元分析?！　”緯晒氖乱苯鸸こ?、耐火材料、機械工程行業(yè)的科研、產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)與應(yīng)用的技術(shù)人員閱讀，也可供大專院校有關(guān)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(xué)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(xué)計算機應(yīng)用及材料學(xué)專業(yè)獲碩士和博士學(xué)位。研究方向為：轉(zhuǎn)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(nèi)外學(xué)術(shù)刊物和重要會議上發(fā)表論文40余篇。曾獲省部級科技進(jìn)步三等獎一項。

書籍目錄

第1章 引言  1.1 鐵水爐外噴粉預(yù)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(shù)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(yīng)力作用　　1.2.3 化學(xué)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(zhì)澆注料　　1.3.5 噴槍用澆注料材質(zhì)方面的研究　　1.3.6 噴槍結(jié)構(gòu)的研究　　1.3.7 復(fù)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(yīng)力分析　　1.4.1 有限元原理概述　　1.4.2 有限元熱分析基礎(chǔ)　　1.4.3 有限元熱應(yīng)力分析的基礎(chǔ)　　1.4.4 有限元法在耐火材料中的應(yīng)用　　1.4.5 基于有限元的數(shù)值仿真技術(shù)　　1.4.6 有限元熱分析與熱應(yīng)力分析的國內(nèi)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(jié)果來進(jìn)一步延長高溫部件的壽命　　1.5.4 實際情況下溫度和應(yīng)力的測量  1.6 本文的主要內(nèi)容　　1.6.1 優(yōu)化配置研究　　1.6.2 有限元熱分析與熱應(yīng)力分析第2章 噴槍新型耐火材料的基礎(chǔ)研究之一——紅柱石的添加  2.1 基質(zhì)研究　　2.1.1 概述　　2.1.2 實驗　　2.1.3 實驗結(jié)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(jié)果與討論  2.3 紅柱石對莫來石質(zhì)澆注料性能的影響　　2.3.1 概述　　2.3.2 實驗　　2.3.3 結(jié)果與討論　　2.3.4 微觀結(jié)構(gòu)分析  2.4 本章小結(jié)第3章 噴槍新型耐火材料的基礎(chǔ)研究之二——碳化硅對莫來石質(zhì)澆注料性能的影響  3.1 碳化硅粉料在莫來石質(zhì)澆注料基質(zhì)中的氧化行為研究　　3.1.1 概述　　3.1.2 實驗　　3.1.3 實驗結(jié)果  3.2 碳化硅細(xì)粉對莫來石質(zhì)澆注料性能的影響　　3.2.1 概述　　3.2.2 實驗　　3.2.3 實驗結(jié)果　　3.2.4 分析與討論　　3.2.5 顯微結(jié)構(gòu)分析  3.3 碳化硅微粉對莫來石質(zhì)澆注料性能的影響　　3.3.1 概述　　3.3.2 實驗　　3.3.3 實驗結(jié)果　　3.3.4 分析與討論　　3.3.5 顯微結(jié)構(gòu)分析  3.4 碳化硅細(xì)粉對添加有紅柱石的莫來石質(zhì)澆注料試樣性能的影響　　3.4.1 實驗　　3.4.2 實驗結(jié)果　　3.4.3 分析與討論　　3.4.4 顯微結(jié)構(gòu)分析  3.5 本章小結(jié)第4章 噴槍新型耐火材料的基礎(chǔ)研究之三——結(jié)晶硅對莫來石質(zhì)澆注料性能的影響  4.1 結(jié)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(jié)果　　4.1.4 燒后試樣物相分析  4.2 結(jié)晶硅對澆注料性能的影響　　4.2.1 實驗　　4.2.2 實驗結(jié)果與討論　　4.2.3 顯微結(jié)構(gòu)分析  4.3 本章小結(jié)第5章 噴槍整體仿真建模與結(jié)果分析  5.1 脫硫噴槍的建模　　5.1.1 噴槍結(jié)構(gòu)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(yù)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(yīng)力分析時的結(jié)構(gòu)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(yīng)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(yù)熱工作狀況下隨時間變化的噴槍溫度與應(yīng)力　　5.4.3 噴槍在烘烤預(yù)熱工作狀況下恒溫450℃前后的熱應(yīng)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(yīng)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(yīng)力  5.5 本章小結(jié)第6章 影響噴槍熱應(yīng)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(yīng)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(yīng)力場的影響　　6.1.4 復(fù)合層結(jié)構(gòu)耐火材料對改善噴槍應(yīng)力狀態(tài)的作用  6.2 芯管結(jié)構(gòu)及布置對脫硫噴槍熱應(yīng)力的影響　　6.2.1 概述　　6.2.2 噴槍支撐結(jié)構(gòu)形式改變對噴槍熱應(yīng)力的作用　　6.2.3 噴槍幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)對噴槍熱應(yīng)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(yīng)力的影響　　6.3.1 概述　　6.3.2 SOLID65單元的應(yīng)用　　6.3.3 結(jié)果比較  6.4 本章小結(jié)第7章 結(jié)論　附錄一 熱一結(jié)構(gòu)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(xiàn)

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(chǎn)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(jié)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(yīng)形成非化學(xué)計量化合物，直到最終達(dá)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(luò)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(yīng)，又不與二氧化硅起其他化學(xué)反應(yīng)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(nèi)不變的形態(tài)則保證了這類澆注料或制品具有相當(dāng)高的中溫冷卻強度?！　「邷靥幚砗蟮膹姸戎饕獊碜愿邷?zé)Y(jié)，生成高強度結(jié)構(gòu)。微粉由于表面缺陷多，表面質(zhì)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(jìn)燒結(jié)過程。李曉明通過剛玉澆注料得出如下結(jié)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(dǎo)致不夠致密；二是微粉分布在顆粒邊緣，因其表面活性和質(zhì)點的可動性，能在較低的溫度下與顆粒結(jié)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(jìn)燒結(jié)，這個結(jié)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(jìn)燒結(jié)，這是由于活性氧化鋁表面水化物的形成和在燒結(jié)時水化物分解時的氣體逸出破壞了制品的致密結(jié)構(gòu)的緣故。　　對于低水泥澆注料來說，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(rèn)為是微粉的加入，堵塞了氣孔而使排氣通道不暢。　　……

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