项目名称: 基于多场耦合的铁水脱硫搅拌器结构变化机理与设计方法研究

项目编号: No.51475340

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 机械、仪表工业

项目作者: 但斌斌

作者单位: 武汉科技大学

项目金额: 82万元

中文摘要: 铁水机械搅拌脱硫是生产高品质钢尤其是特殊用途钢和高附加值钢必备的工序,脱硫搅拌器是铁水脱硫的一个关键部件,搅拌器使用寿命的长短将直接影响到铁水脱硫生产成本。由于搅拌器具有多场耦合、冷热循环的特殊工况和不同相材料的复合特性,其设计方法理论还相当不完善,研究搅拌器的结构变化机理及设计方法对延长搅拌器寿命,提升钢材的品质和附加值具有重要意义。针对脱硫搅拌器的结构展开研究,构建结构影响参数模型,确定影响参数的关联关系,根据搅拌器复合材料特性,构建金属芯、锚固件和衬体耐火材料的材料模型,揭示搅拌器的裂纹产生和变化规律,在冷热循环条件下,构建搅拌器的流-热-力耦合模型,分析其应力变化特征,在搅拌器结构变化机理的研究基础上,提出搅拌器结构参数优化方法,研究结构参数的固有关系,并通过建立以搅拌功率为目标的可靠性模型,确定并计算功率变化风险指数对搅拌器的可靠性进行评定,从而得到脱硫搅拌器系统设计理论与方法。

中文关键词: 铁水脱硫;搅拌器;结构可靠性;优化设计;多场耦合

英文摘要: Hot metal desulphurization is the necessary step in production of high quality steel especially special steel and high value-added steel. Desulfurization stirrer is a key component of hot metal desulphurization system and its life will directly affect the cost of hot metal desulphurization. Since the stirrer works under the special condition of multi-coupling field, thermal cycling and different phase composite material properties, the design theory and method of the stirrer is not completed. In order to extend the stirrer's life, improve the steel product quality and added value, it is important for us to study on the structure change mechanism and design method of desulphurization stirrer.This project takes the structure of desulphurization stirrer as study object, establishes the relation model of structure parameters, and determines the impacts of parameters on structure. According to the composite characteristics of stirrer, the project constructs the material model of metal core, anchors and lining refractory. The causes of stirrer crack formation and change rules can be revealed based on the model. Under the thermal cycling conditions, the flow-thermal-stress coupling model is established to analyze the stress variation characteristics. Based on the research of structure change mechanism of desulphurization stirrer, the structure parameter optimization method is proposed to study the intrinsic relationship between structure parameters. The reliability model is constructed with the stirring power used as the objective function. The power variation risk index is studied and used to evaluate the stirrer reliability. The systematic design theory and method of desulfurization stirrer can be obtained.

英文关键词: hot metal desulphurization;stirrer;Reliability of structure;Optimization design;multi-field coupling

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