高溫工業(yè)爐襯CAE及其長壽化技術(shù)/數(shù)字制造科學(xué)與技術(shù)前沿研究叢書
定 價：86 元
叢書名：數(shù)字制造科學(xué)與技術(shù)前沿研究叢書
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- 作者：孔建益，蔣國璋，王志剛，李公法，王興東 著
- 出版時間：2018/1/1
- ISBN：9787562955252
- 出 版 社：武漢理工大學(xué)出版社
- 中圖法分類：TF063
- 頁碼：216
- 紙張：膠版紙
- 版次：1
- 開本：16開
高溫工業(yè)爐襯及其設(shè)備壽命的延長和提高保溫性能是鋼鐵企業(yè)提升產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本和提升效益的重要途徑。隨著鋼鐵行業(yè)的快速發(fā)展，鋼包、水口、電爐蓋、混鐵爐、回轉(zhuǎn)窯等高溫工業(yè)爐襯及其設(shè)備的設(shè)計制造、使用維護(hù)等不斷優(yōu)化，但仍存在高溫設(shè)備生產(chǎn)效率較低，爐襯使用壽命較短，保溫效果不夠理想，設(shè)備服役時間不夠長等問題。如何解決這些問題成為鋼鐵企業(yè)的重要研究課題。
《高溫工業(yè)爐襯CAE及其長壽化技術(shù)/數(shù)字制造科學(xué)與技術(shù)前沿研究叢書》以工業(yè)爐襯及其高溫設(shè)備為研究對象，運(yùn)用各種數(shù)值模擬與仿真技術(shù)、建模技術(shù)、優(yōu)化設(shè)計分析技術(shù)，基于有限單元法，建立了各種爐襯設(shè)備的CAD模型、三維模型和有限元模型，并對高溫條件下溫度場與應(yīng)力場進(jìn)行仿真以及熱機(jī)械應(yīng)力分析，對結(jié)構(gòu)、材料、工藝進(jìn)行優(yōu)化，對壽命進(jìn)行預(yù)測、分析及評價。在此基礎(chǔ)上，建立工業(yè)爐襯壽命評價方法，提出長壽化解決方案。
《高溫工業(yè)爐襯CAE及其長壽化技術(shù)/數(shù)字制造科學(xué)與技術(shù)前沿研究叢書》對高溫工業(yè)爐襯設(shè)計制造、使用維護(hù)以及爐襯設(shè)備溫度場與應(yīng)力場和長壽化機(jī)理研究等方面具有一定的理論和應(yīng)用價值。
《高溫工業(yè)爐襯CAE及其長壽化技術(shù)/數(shù)字制造科學(xué)與技術(shù)前沿研究叢書》可供冶金工業(yè)及相關(guān)領(lǐng)域的科研人員、技術(shù)人員以及高等院校的師生參考。
高溫工業(yè)爐襯及設(shè)備是冶金、電力、建材、石化等高溫過程工業(yè)的核心裝備，其能耗約占我國工業(yè)總能耗的60%，熱效率平均低于30%（國際≥50%），且爐襯耐火材料單耗大，年耗近3000萬噸。同時，現(xiàn)代工業(yè)爐的大型化和高效化，以及新工藝的發(fā)展對爐襯材料的功能和壽命提出了更高要求。高溫工業(yè)爐襯CAE及其長壽技術(shù)研究是本書作者十余年來在對鋼鐵生產(chǎn)工藝流程、高溫設(shè)備建模、溫度場和應(yīng)力場分析、高溫工業(yè)設(shè)備長壽化研究的基礎(chǔ)上，總結(jié)提煉而成。
高溫條件下工業(yè)爐襯及設(shè)備由于結(jié)構(gòu)形狀、材料和工藝以及變溫條件的復(fù)雜性，僅依靠傳統(tǒng)的解析方法精確地確定溫度場和應(yīng)力場往往是不可能的，有限單元法則是解決這些問題的方便而有效的工具。
本書采用有限元方法建立了常見的幾種高溫設(shè)備（長水口、鋼包、電爐蓋、混鐵爐、回轉(zhuǎn)窯）的CAD模型、三維模型和有限元模型，并對高溫條件下溫度場與應(yīng)力場進(jìn)行仿真及熱機(jī)械應(yīng)力分析，得到各種不同條件和狀態(tài)下的溫度云圖和應(yīng)力云圖。
本書將高溫工業(yè)爐襯的壽命作為研究重點，同時結(jié)合保溫性能的研究，提出一種適用于耐火材料壽命預(yù)測的數(shù)學(xué)模型，對鋼廠精準(zhǔn)更換工作層耐火材料具有重要的指導(dǎo)意義；運(yùn)用熱震損傷公式計算分析了鋼包內(nèi)襯熱機(jī)械應(yīng)力壽命，實際計算分析結(jié)果和實測數(shù)據(jù)對比證明了預(yù)測結(jié)果的正確性，在此基礎(chǔ)上，提出了延長其使用壽命的方法。高溫工業(yè)爐襯CAE及其長壽化技術(shù)研究成果在鋼鐵企業(yè)的運(yùn)用實踐證明，高溫工業(yè)爐襯壽命提升的效果是明顯的。
參加本書撰寫工作的有孑L建益、蔣國璋、王志剛、李公法、王興東，書中還吸取了課題組其他研究人員研究工作中所取得的一些成果，他們是李楠、祝洪喜、鄧承繼、張美杰、白晨、韓兵強(qiáng)、陳榮、陳世杰、何濤、郭志清、陳義峰、高真、劉佳、程福維、常文俊等，同時，武漢科技大學(xué)機(jī)械自動化學(xué)院、材料與冶金學(xué)院等單位都給予了支持和幫助，在此一并致謝。
由于作者水平有限，書中難免會有不足之處，懇請讀者批評指正。
1 緒論
1．1 數(shù)字化鋼鐵生產(chǎn)工藝流程的發(fā)展
1．1．1 鋼鐵生產(chǎn)基本工藝流程
1．1．2 鋼鐵生產(chǎn)工藝流程的演變
1．2 數(shù)字化鋼鐵生產(chǎn)的主要高溫工業(yè)爐窯設(shè)備
1．2．1 長水口
1．2．2 傳統(tǒng)鋼包
1．2．3 電爐蓋
1．2．4 混鐵爐
1．2．5 回轉(zhuǎn)窯
1．2．6 新型鋼包
1．3 數(shù)字化鋼鐵工業(yè)爐襯設(shè)備長壽化中所采用的技術(shù)
1．3．1 建模技術(shù)
1．3．2 仿真技術(shù)
1．3．3 優(yōu)化算法
1．3．4 多場耦合
1．3．5 優(yōu)化設(shè)計方法
參考文獻(xiàn)
2 工業(yè)爐襯熱機(jī)械應(yīng)力分析的有限元方法
2．1 熱應(yīng)力問題有限單元法的基本原理
2．1．1 熱傳導(dǎo)問題的一般方程
2．1．2 穩(wěn)態(tài)溫度場的有限元方法
2．1．3 瞬態(tài)溫度場的有限元方法
2．1．4 應(yīng)力分析數(shù)學(xué)模型
2．1．5 熱應(yīng)力的計算
2．2 利用有限元軟件進(jìn)行工程分析的一般過程
2．2．1 典型的分析過程
2．2．2 爐襯系統(tǒng)熱機(jī)械應(yīng)力分析的過程
參考文獻(xiàn)
3 工業(yè)爐襯的長壽化技術(shù)
3．1 影響因素
3．2 長壽化方法
3．3 長壽化評價
3．3．1 微觀評價技術(shù)
3．3．2 宏觀測試技術(shù)
3．3．3 監(jiān)測評價技術(shù)
參考文獻(xiàn)
4 長水口的CAE及其長壽化技術(shù)
4．1 計算模型
4．1．1 模型的選取
4．1．2 材料的物理性能
4．1．3 熱邊界條件
4．1．4 機(jī)械邊界條件
4．2 熱應(yīng)力及其影響因素
4．2．1 熱沖擊時間對熱應(yīng)力的影響
4．2．2 預(yù)熱溫度對熱應(yīng)力的影響
4．2．3 材料熱導(dǎo)率對熱應(yīng)力的影響
4．3 振動產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力
4．4 總應(yīng)力
4．5 降低頸部應(yīng)力的措施
4．5．1 對應(yīng)力在空間分布上的影響
4．5．2 對應(yīng)力在時間分布上的影響
參考文獻(xiàn)
5 傳統(tǒng)鋼包的CAE及其長壽化技術(shù)
5．1 鋼包溫度場和應(yīng)力場隨時間變化的規(guī)律
5．1．1 分析模型的選取
5．1．2 材料物性參數(shù)的選取
5．1．3 邊界條件的確定
5．1．4 溫度場隨時間的變化規(guī)律
5．1．5 鋼包溫度測試實驗研究
5．1．6 應(yīng)力場隨時間變化的規(guī)律
5．2 鋼包包壁材料物性的優(yōu)化選取
5．2．1 鋼包熱機(jī)械行為的基本規(guī)律
5．2．2 有限元分析模型
5．2．3 包壁材料物性優(yōu)化選取
5．2．4 優(yōu)化結(jié)果與討論
5．3 鋼包包底結(jié)構(gòu)優(yōu)化
5．3．1 典型包底結(jié)構(gòu)
5．3．2 各種包底結(jié)構(gòu)的參數(shù)化模型
5．3．3 各種包底結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布
5．3．4 包底結(jié)構(gòu)優(yōu)化
5．4 使用效果
參考文獻(xiàn)
6 電爐蓋的CAE及其長壽化技術(shù)
6．1 電爐蓋CAD／CAE模型的建立
6．1．1 電爐蓋熱分析
6．1．2 電爐蓋的CAD模型
6．1．3 電爐蓋的CAE模型
6．2 電爐蓋溫度場分析
6．2．1 材料物性參數(shù)的確定
6．2．2 載荷及邊界條件的確定
6．2．3 電爐蓋的溫度場
6．2．4 溫度場分析
6．3 電爐蓋應(yīng)力場分析
6．3．1 載荷及邊界條件的確定
6．3．2 電爐蓋應(yīng)力場
6．3．3 應(yīng)力場分析
6．4 爐蓋溫度場和應(yīng)力場的影響因素
6．4．1 爐蓋溫度場和應(yīng)力場影響因素分析
6．4．2 澆鑄料物性參數(shù)對溫度場和應(yīng)力場的影響
6．5 澆鑄料物性參數(shù)的優(yōu)化
6．5．1 優(yōu)化模型的建立
6．5．2 優(yōu)化分析
參考文獻(xiàn)
7 混鐵爐的CAE及其長壽化技術(shù)
7．1 混鐵爐CAD／CAE模型的建立
7．2 混鐵爐溫度場和應(yīng)力場分析
7．2．1 熱分析的數(shù)學(xué)模型
7．2．2 熱與結(jié)構(gòu)耦合應(yīng)力場分析的理論基礎(chǔ)
7．2．3 熱與結(jié)構(gòu)耦合應(yīng)力分析有限元模型的建立
7．2．4 材料物性參數(shù)
7．2．5 邊界條件的確定
7．2．6 混鐵爐溫度場分析結(jié)果
7．2．7 混鐵爐熱與結(jié)構(gòu)耦合應(yīng)力場的計算結(jié)果
7．3 混鐵爐溫度場和應(yīng)力場的影響因素
7．4 混鐵爐長壽技術(shù)的應(yīng)用
7．4．1 混鐵爐內(nèi)襯受損機(jī)理
7．4．2 提高混鐵爐壽命的手段和方法
7．4．3 兌鐵工藝的選擇與設(shè)計
7．4．4 整體澆鑄工藝技術(shù)研究
參考文獻(xiàn)
8 回轉(zhuǎn)窯的CAE及其長壽化技術(shù)
8．1 回轉(zhuǎn)窯的模型
8．2 回轉(zhuǎn)窯溫度場和應(yīng)力場的數(shù)值模擬
8．2．1 回轉(zhuǎn)窯火焰溫度場的模擬
8．2．2 回轉(zhuǎn)窯風(fēng)機(jī)速度場模擬
8．2．3 回轉(zhuǎn)窯內(nèi)部氣流溫度場分析
8．2．4 回轉(zhuǎn)窯窯體溫度場的計算
8．2．5 回轉(zhuǎn)窯窯體熱應(yīng)力場的計算
8．3 回轉(zhuǎn)窯溫度場和應(yīng)力場的影響因素及其優(yōu)化
8．3．1 回轉(zhuǎn)窯窯皮厚度對溫度場和應(yīng)力場的影響
8．3．2 回轉(zhuǎn)窯內(nèi)、外通風(fēng)條件對回轉(zhuǎn)窯溫度場和應(yīng)力場的影響
8．3．3 回轉(zhuǎn)窯優(yōu)化結(jié)果分析
參考文獻(xiàn)
9 新型鋼包的CAE及其長壽化技術(shù)
9．1 具有保溫絕熱內(nèi)襯的新型鋼包
9．1．1 鋼包保溫性能及其影響因素
9．1．2 具有保溫絕熱內(nèi)襯的新型鋼包的保溫性能分析
9．1．3 具有保溫絕熱內(nèi)襯的新型鋼包應(yīng)力分析
9．2 鋼包熱機(jī)械損毀分析及模擬
9．2．1 鋼包內(nèi)襯熱機(jī)械應(yīng)力
9．2．2 鋼包內(nèi)襯磚膨脹縫及其損毀
9．2．3 考慮整體磚縫的鋼包內(nèi)襯壽命
9．3 具有納米保溫內(nèi)襯的新型鋼包結(jié)構(gòu)的CAE
9．3．1 具有納米保溫內(nèi)襯的新型鋼包有限元模型
9．3．2 典型工況下具有納米保溫內(nèi)襯的新型鋼包的溫度場和應(yīng)力場的數(shù)值模擬
9．3．3 具有納米保溫內(nèi)襯的新型鋼包的溫度場和應(yīng)力場的影響因素
參考文獻(xiàn)
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