关于不同时刻炉壳应力的变化的分析与研究

进入20世纪80年代，一种新的炉衬耐火材料―镁碳砖出现。它首先在超高功率电炉上使用，接着在转炉、炉外精炼炉上使用，获得了非常好的效果。由于镁碳砖具有抗蚀性能好、抗热震性好以及不易剥落等优点，有利于提高炉龄实现转炉的长寿化，因此受到钢铁工业的青睐，在世界各国得到了普遍应用。但由于镁碳砖导热系数增加了3～4倍，导致炉壳的工作温度升高，使炉壳一直在较大的热负荷下工作。炉壳变形急剧增加。炉壳与托圈之间间隙变小。为控制炉壳表面温度，不得不对炉体实施强化冷却。

　　转炉汽雾冷却技术是转炉炉壳冷却技术方面的一个重要突破。它是使用特殊的喷咀，通过压缩空气将水雾化，将气雾喷射到炉壳表面，使雾化的气雾与炉壳充分接触，使之全部汽化吸热，从而达到降低炉壳温度、使炉壳的温度控制在一定范围之内的目的。

　　该套系统在炉壳和托圈上设置热电偶来监控它们的温度，并由温度信息和转炉的倾动角度来控制冷却系统的运行。Hi-Vap汽雾冷却技术首先是由英国戴维（Davy）冶金设备公司在1987年着手开发实验研究。在实验研究取得成功后，于1989年首次将Hi-Vap汽雾冷却技术应用于英钢联斯肯索普厂的1号转炉。到1995年为止，Hi-Vap汽雾冷却系统已成功地应用到英钢联和美国伯利恒等公司的13座大型转炉上，随着Hi-Vap汽雾冷却技术的不断完善，它的应用取得了良好的使用效果。

　　模拟结果分析

　　按照上述思路，模拟不同时刻炉壳应力的变化。

　　（1）汽雾冷却系统可有效地控制炉壳的温度，在汽雾冷却区，炉壳外表面上与托圈中间对应炉壳部位温度在360±20℃之内变化，该温度范围已小于在炉壳蠕变温度，可有效控制炉壳的蠕变变形。

　　（2）在汽雾冷却和汽雾冷却停止的自然升温过程中，炉壳外表面汽雾冷却区域的VonMises等效应力在120MPa～265MPa之间变化。这种应力水平远远小于炉壳的s值，同时也小于炉壳的蠕变应力值，所以，汽雾冷却方法可以大大提高炉壳的使用寿命，经济效益十分可观。