Особенности моделирования процесса исследования термонапряженного состояния чаш для транспортировки жидкого шлака

Аннотация

Как известно, в металлургических цехах доменного и сталеплавильного производств для отвода шлака и его транспортировки используются шлаковозы. Основной и наиболее дорогостоящей частью шлаковоза является чаша, представляющая собой стальную отливку в виде толстостенной оболочки различной конфигурации. В настоящее время в доменных цехах наиболее широко используются чаши объемом 16 м3, установленные на рамах с каретками и перемещаемые двухосными ходовыми частями железнодорожного типа. В то же время на металлургических предприятиях начали внедряться шлаковозы автомобильного типа с одной чашей. Средний срок службы чаш незначителен и в среднем составляет 500-1000 наполнений, в зависимости от химического состава шлака, его температуры и ряда других факторов. Основными причинами выхода из строя шлаковых чаш являются изменения их формы в процессе эксплуатации, выражающиеся в образовании кольцевого или локального сужения в области опорного кольца, а также в появлении продольных и поперечных трещин в стенках. Чаши автомобильного типа служат гораздо меньше из-за частого выхода из строя осей, с помощью которых ось крепится к корпусу шлаковоза. Вышеуказанные дефекты появляются в результате циклических тепловых воздействий, вызванных естественными технологическими процессами при эксплуатации шлаковозов. В твердом теле неравномерное тепловое расширение не может происходить свободно и вызывает тепловые напряжения, которые в сочетании с механическими воздействиями внешних сил могут вызвать значительные пластические деформации, приводящие к полному или прогрессирующему разрушению конструкции. Знание величины и характера распределения термических напряжений необходимо для всестороннего анализа прочности конструкции, а углубленные исследования термонапряженного состояния чаш в процессе их эксплуатации позволят разработать и внедрить инженерные решения для увеличения срока их службы.