Комплексная оценка и повышение прочности металлургического оборудования при тепловом и механическом нагружении

• Автор: Гончаров, Константин Алексеевич
• Шифр специальности: 05.02.13
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 350 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава 1. Аналитический обзор технического состояния металлургического оборудования и постановка задачи исследования
Глава 2. Методика расчёта технического ресурса и прочности металлургического оборудования
2.1 .Заключение по второй главе
Глава 3. Комплексная оценка прочности и технического ресурса оборудования для плавки титановых сплавов
3.1. Тигель гарнисажной печи
3.1.1. Анализ и расчёт теплового потока, передаваемого на стенки тигля
3.1.2. Анализ системы охлаждения тигля
3.1.3. Определение температурных полей в тигле
3.1.4.Расчёт напряжённо-деформированного состояния тигля
3.1.5.Напряжённо-деформированное состояние модернизированного тигля .
3.1.6.Расчёг ресурса тигля на основе теории малоцикловой усталости
3.2. Холодный под плазменной печи ДОТЕК
3.2.1. Постановка задачи исследования
3.2.2. Расчёт температурных полей
3.2.3. Расчёт напряжённо-деформированного состояния конструкции холодного пода
3.2.4. Термонапряжённое состояние плавильного пода
3.3. Кристаллизатор для плоского слитка
3.3.1. Расчёт температурных полей в изложнице
3.3.2. Расчёт напряжённо-деформированного состояния
кристаллизатора
3.3.3. Расчёт ресурса кристаллизатора на основе теории малоцикловой усталости
3.4. Цилиндрическая изложница
3.4.1. Расчёт плотности теплового потока
3.4.2. Разработка расчётной модели температурных полей в изложнице
3.4.3. Расчёт температурных полей в изложнице

3.4.4. Расчёт напряжённо-деформированного состояния изложницы
3.4.5. Расчёт температурных полей и напряжённого состояния изложницы
с винтовыми каналами охлаждения
3.5. Плавильный инструмент
3.5.1. Описание конструкции
3.5.2. Разработка математической модели расчёта температурных полей
3.5.3. Расчёт температурных полей
3.5.4. Расчёт напряжённого состояния плавильного инструмента
3.5.5. Расчёт ресурса плавильного инструмента
3.6. Заключение по третьей главе
Глава 4. Комплексное исследование проблемы термомеханического нагружения металлоконструкций с футеровкой
4.1. Отражательная печь
4.1.1. Особенности каркаса отражательных печей
4.1.2. Каркас передней стены
4.1.3. Отклонения размеров элементов конструкции печи от исходных
4.1.4. Выбор и обоснование расчётной модели силового каркаса печи
4.1.5. Расчёт температурных полей в кирпичной кладке, своде и колоннах отражательной печи
4.1.6. Напряжённо-деформированное состояние колонн и свода от действия температурных полей
4.1.7. Расчёт напряжённо-деформированного состояниям металлоконструкций отражательной печи с учётом распорного усилия от свода печи
4.1.8. Предложения по увеличению ресурса отражательной печи
4.2. Конвертер горизонтального типа
4.2.1. Расчёт температурных полей в конвертере
4.2.2. Напряжённо-деформированное состояние оболочки конвертера
4.3. Ковш для транспортировки штейна
4.3.1. Конструкция ковша
4.3.2. Расчёт температурных полей в ковше
4.3.3. Напряжёшю-деформировашюе состояние обечайки ковша
4.4. Заключение по четвёртой главе
Глава 5. Комплексная оценка прочности оборудования из анизотропного материала при термомеханическом нагружении
5.1. Испытания образцов материала ванны
5.1.1. Испытания образцов на растяжение
5.1.2. Испытания образцов на изгиб
5.1.3. Испытания образцов на раскалывание
5.1.4. Испытания образцов на сжатие
5.2. Испытания с целью определения модуля упругости полимербетона
5.3. Испытания образцов полимербетона с выдержкой по времени
5.4. Испытание образцов полимербетона для оценки влияния электролита
на прочность материала
5.5. Расчёт температурных полей в электролизной ванне
5.6. Расчёт напряжённо-деформированного состояния конструкции электролизной ванны
5.7. Результаты обследования электролизных ванн
5.8.3аключение по пятой главе
Глава 6.Комплексное исследование проблемы контактного взаимодействия элементов оборудования с несовпадающими поверхностями
6.1. Актуальность проблемы повышения долговечности оборудования для производства холоднодеформируемых труб большого диаметра
6.2. Исследование напряжённо - деформированного состояния исполнительного механизма стана ХИТ с неподвижной станиной
6.3. Разработка исполнительного устройства для повышения ресурса стана холодной прокатки труб
6.3.1.Исследование напряжённо-деформированного состояния исполнительного устройства нового варианта рабочей клети стана ХПТ
6.4. Исследование напряжённого состояния ремонтного варианта вала-шестерни стана холодной прокатки труб

математическую расчётную модель, основанную на экспериментальных данных, полученных в лаборатории или в технической литературе;
возможность выполнения расчётов в детерминированном или полу-вероятносгном виде с учётом данных о квантилях распределения случайных исходных величин.
Для достоверного ответа на вопросы, связанные с обеспечением прочности и определением ресурса металлургического оборудования, необходимо достаточно точно вычислить его напряжённо-деформированное состояние. При термомеханическом нагружении необходимо предварительно определить температурное поле в конструкции оборудования. Это, в свою очередь, требует решения нелинейной задачи, включающей в общем случае теплопроводность, конструктивную нелинейность и теорию упругости.
Применительно к плавильному оборудованию градиенты температур являются доминирующими нагрузками. В этом случае, для оценки прочности и ресурса оборудования необходимо предварительно решить связанную или полу-связанную задачу математической физики, которая включает в свой состав нелинейную краевую задачу теплопроводности и последующую нелинейную краевую задачу теории упругости. При решении нелинейной задачи теплопроводности непременным условием является включение в расчётную математическую модель зависимости теплофизических свойств материала от температуры и граничных условий. В охлаждаемых конструкциях плавильного оборудования в каналах охлаждения возможно протекание явления, связанного с фазовым переходом из жидкости в пар. Кроме того в процессе плавки возможен фазовый переход из расплава в твёрдую фазу. Нагрев оборудования в процессе технологической операции может сопровождаться появлением или выбором зазора между соседними сборочными единицами, в результате изменяются условия теплопередачи, например, с прямой теплопроводности на излучение от более нагретого тела к менее нагретому. Отмеченные факторы вносят дополнительное влияние на решение нелинейной задачи теплопроводности и, безусловно, должны учитываться при разработке расчётной математической модели.