Визначення термонапруженого стану чаш для перевезення рідкого шлаку на автомобільному ходу
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.299180Ключові слова:
шлакова чаша, шлак доменного виробництва, температурні напруження, температурне поле чашіАнотація
Об’єктом дослідження були обрані шлакові чаші, як важливі складові доменних, сталеплавильних і феросплавних цехів металургійних підприємств. Основною проблемою експлуатації будь-яких шлаковозів є їх обмежена довговічність і часті руйнування шлакових чаш. Причиною цих проблем є зміни в процесі експлуатації форми чаш, що проявляються в утворенні місць звуження в районі опорного кільця – для чаш на залізничному ході, руйнування опорних цапф – для шлаковозів на автомобільному ході, або тріщин у стінках. Вищевказані дефекти з'являються внаслідок циклічних теплових впливів рідкого шлаку на чашу.
Ґрунтуючись на результатах комп’ютерного моделювання встановлено, що основну роль по руйнації опорних цапф шлакових чаш на автомобільному ході здійснюють саме температурні переміщення. Температурні напруження, що виникають в чаші, локалізуються в зоні розташування дзеркала шлаку (200–250МПа для сталі 25Л, 280–350 МПа для сталі 30ХМЛ).
Отриманні результати дають підстави для вдосконалення представленої шлакової чаші в напрямку зменшення температурних напружень в її стінках та конструкцій опорних цапф.
Отримані результати пояснюються тим, що при нерівномірному нагріванні пружних тіл з’являються температурні напруження, які при певних конфігураціях температурних навантаженнях призводять до руйнування конструкцій.
Результати отриманих досліджень рекомендується використовувати на підприємствах по конструюванню та виготовленню шлакових чаш в якості інформації щодо локалізації небезпечних місць конструкції. Також представлена інформація буде корисна для металургійних підприємств задля детальної технічної діагностики чаш в їх небезпечних місцях
Посилання
- Nabarro, F. R. N. (1981). The calculation of thermal stresses in cylinders. International Journal of Engineering Science, 19 (12), 1651–1656. https://doi.org/10.1016/0020-7225(81)90157-9
- Ivanchenko, I. F. (1977). Issledovanie opytnogo obraztsa shlakovoza s chashey emkost'yu 24 m3. Otchet po NIR DMetI Otchet o NIR (zaklyuchitel'niy)/DMetI i DZMO. Dnepropetrovsk, 148.
- Lee, J., Hwang, K.-Y. (1996). Prediction of thermal stresses during vertical solidification of a pure metal with density change. Journal of Materials Processing Technology, 57 (1-2), 85–94. https://doi.org/10.1016/0924-0136(95)02065-9
- Wang, L., Chen, L., Yuan, F., Zhao, L., Li, Y., Ma, J. (2023). Thermal Stress Analysis of Blast Furnace Hearth with Typical Erosion Based on Thermal Fluid-Solid Coupling. Processes, 11 (2), 531. https://doi.org/10.3390/pr11020531
- Emelin, M. V., Rahmanov, S. R. (2009). K voprosu otsenki termonapryazhennogo sostoyaniya i termoprochnosti chash shlakovozov. Metallurgicheskaya i gornorudnaya promyshlennost', 2, 105–107. Available at: https://www.metaljournal.com.ua/mgp-02-2009/
- Rassokhin, D. O., Chigarev, V. V., Loza, V. A., Shishkin, V. V. (2014). Research of strain in the slag cars walls. Reporter of the Priazovskyi State Technical University. Section: Technical Sciences, 27, 172–176. Available at: https://journals.uran.ua/vestnikpgtu_tech/article/view/31526
- Neacşu, I. A., Scheichl, B., Rojacz, H., Vorlaufer, G., Varga, M., Schmid, H., Heiss, J. (2015). Transient Thermal‐Stress Analysis of Steel Slag Pots: Impact of the Solidifying‐Slag Layer on Heat Transfer and Wear. Steel Research International, 87 (6), 720–732. https://doi.org/10.1002/srin.201500203
- Rojacz, H., Neacşu, I. A., Widder, L., Varga, M., Heiss, J. (2016). Thermal effects on wear and material degradation of slag pots operating in steel production. Wear, 350-351, 35–45. https://doi.org/10.1016/j.wear.2015.12.009
- Oyama, K., Naito, M., Sato, Y., Kozai, K. (2020). Development of Long-Life Slag Pot by Optimizing Stiffness Structurally for Temperature Distribution. AISTech2020 Proceedings of the Iron and Steel Technology Conference. https://doi.org/10.33313/380/241
- Szklarz, A., Bydałek, A. W., Migas, P., Pytel, A., Jaśkowiec, K., Bitka, A. et al. (2022). Analysis of Thermal Interactions in the Slag Pots for Transporting Copper Slags. International Journal of Heat and Technology, 40 (2), 646–652. https://doi.org/10.18280/ijht.400236
- Benasciutti, D., Brusa, E., Bazzaro, G. (2010). Finite elements prediction of thermal stresses in work roll of hot rolling mills. Procedia Engineering, 2 (1), 707–716. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2010.03.076
- Singh, N., Kaur, J., Thakur, P. (2022). Analysis of thermal stresses in different materials: A systematic review. AIP Conference Proceedings. https://doi.org/10.1063/5.0095799
- Prihod'ko, E. V., Togobitskaya, D. N., Hamhot'ko, A. F., Stepanenko, D. A. (2013). Prognozirovanie fiziko-himicheskih svoystv oksidnyh sistem. Dnepropetrovsk: Porogi, 344.
- Timoshenko, S. (1976). Strength of Materials. Part 2. Advanced Theory and Problems. Melbourne (Florida): Krieger Publishing Company, 588.
- Guo, Y., Wen, S.-R., Sun, J.-Y., He, X.-T. (2022). Theoretical Study on Thermal Stresses of Metal Bars with Different Moduli in Tension and Compression. Metals, 12 (2), 347. https://doi.org/10.3390/met12020347
- Bathe, K.-J. (2016). Finite element Procedures. Prentice Hall, 1043.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2024 Viktor Povorotnii, Iryna Shcherbyna, Serhiі Zdanevych, Nina Diachenko, Tetiana Kimstach, Lyudmila Solonenko, Ruslan Usenko
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
