高炉炉缸三维侵蚀诊断方法及计算系统的开发

摘要

目前的世界钢铁产业中，高炉作为炼铁生产的重大设备在钢铁产业发展中占有极重要的地位。高炉长寿不仅能够提高企业的经济效益，而且对高炉的操作人员的安全也是重要的保证。因此，延长以及准确预测出高炉的安全工作的寿命成为了研究人员不断追求的目标。 在高炉的工作中，由于多种原因会造成高炉内衬的侵蚀破坏。当内衬的侵蚀量达到一定程度是，就有可能发生严重的事故。高炉内衬侵蚀状态的预测属于热传导反问题，是一种边界逆解问题。三维模型逆解法最能反映内衬的侵蚀状况。本文主要结合Pro/ENGINEER和ANSYS软件设计开发基于三维方法的炉缸侵蚀计算系统。主要内容有: 1.本文是在阅读了大量有关导热反问题的文献资料，掌握了传热学理论的基础上进行的研究。文中总结了高炉内衬侵蚀的主要的诊断方法，给出了三个维度方法的稳态导热方程的推导，归纳了内衬侵蚀分析的基本类型。根据热工测量条件，对各种逆解法的计算原理进行了阐述。 2.本文通过对Pro/E软件进行二次开发，实现软件以模型基准点坐标数据建立模型的自动化。同时，软件能实现建模后，Pro/E与ANSYS软件间的连接进行模型的导入， 3.在模型建立后，ANYSY与Pro/E能对模型进行联合计算。ANSYS对炉缸炉底模型进行传热正解计算，提取模型中测温点的温度值。系统根据精度数据对模型边界移动并得到新的基准单坐标后，Pro/E软件重构模型，ANSYS再对模型传热正解分析。从而，系统应用三维逆解法计算高炉炉缸内衬的侵蚀。 4.本文将计算系统应用到炉缸模型侵蚀计算中，并根据最终得到的结果数据，计算炉缸内衬的剩余厚度，为安全生产提供技术参考数据。

目录

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摘要

第1章绪论

1．1课题研究背景

1．2国内外高炉长寿研究现状

1．3高炉炉缸的结构及其侵蚀破坏

1．3．1高炉炉缸的结构

1．3．2炉缸炉底的侵蚀破坏

1．4课题研究现状

1．5本课题的研究内容

第2章炉缸内衬侵蚀分析的诊断方法

2．1传热学基本理论

2．1．1热能传递的三种基本方式

2．1．2传热分析中的能量守恒定律

2．1．3导热基本定律

2．2炉缸内衬侵蚀的诊断方法

2．2．1内衬侵蚀诊断的一维逆解法

2．2．2内衬侵蚀诊断的二维逆解法

2．2．3内衬侵蚀诊断的三维逆解法

2．3侵蚀计算的精度

2．4本章小结

第3章炉缸内衬侵蚀三维模型的构建

3．1炉缸三维模型的建立方法

3．2构建炉缸侵蚀模型的步骤

3．3炉缸三维模型实例

3．4本章小结

第4章炉缸侵蚀计算系统的开发

4．1 Pro／E二次开发工具

4．2父模型及族表生成

4．3 Pro／toolkit的二次开发

4．3．1生成可执行文件

4．3．2编写源文件

4．4程序的注册运行

4．5 热分析计算

4．5．1热分析步骤

4．5．2 APDL语言

4．5．3宏命令

4．6模型重构

4．7数据传递

4．8本章小结

第5章炉缸侵蚀计算系统的应用

5．1炉缸模型的前处理

5．1．1有限单元类型

5．1．2模型边界条件

5．2炉缸内衬的侵蚀计算

5．2．1象脚型模型计算

5．2．2锅底型模型计算

5．3本章小结

第6章结论与展望

6．1结论

6．2展望

参考文献

致谢