.png)
.png)
Послать статью по эл. почте 
Открытый доступ
Только для подписчиков
Особенности разрушения футеровки в оборудовании разного размера
https://doi.org/10.17073/1683-4518-2022-12-3-11
Аннотация
С помощью компьютерного моделирования исследовано влияние размерного фактора на трещинообразование в футеровке на примере сталеразливочных ковшей, используемых в черной металлургии. Изучено напряженно-деформированное состояние футеровки на макроскопическом масштабном уровне без учета ее дискретной структуры (отдельных изделий) и микроструктуры огнеупорного материала. Установлено, что максимальные термически и механически индуцированные напряжения в футеровке относятся к определенным зонам оборудования, в которых вследствие распределения механических нагрузок и особенностей теплообмена образуются локальные концентраторы напряжений, связанные с конструктивными особенностями агрегатов. При малом размере оборудования данные максимумы недостаточно выражены и наблюдается перекрытие полей напряжений, сформированных разными концентраторами напряжений. По-видимому, это является причиной относительно хаотичного расположения возникающих в футеровке дефектов. В оборудовании большого размера поля напряжений конструктивных концентраторов не перекрываются вследствие большого расстояния между ними. В локальных конструктивных максимумах напряжения превышают фоновые значения в окружающих областях футеровки на порядок величины и более, что определяет высокую вероятность формирования характерной картины разрушения с трещинообразованием в окрестности конструктивных концентраторов напряжений.
Об авторах
А. С. ГригорьевРоссия
Томск
С. В. Данильченко
Россия
г. Сатка Челябинской обл.
А. В. Заболотский
Россия
к. т. н.
г. Сатка Челябинской обл.
А. О. Мигашкин
Россия
г. Сатка Челябинской обл.
М. Ю. Турчин
Россия
к. т. н.
г. Сатка Челябинской обл.
В. Т. Хадыев
Россия
г. Сатка Челябинской обл.
Список литературы
1. Dai, Y. Corrosion mechanism and protection of BOF refractory for high silicon hot metal steelmaking process / Y. Dai, J. Li, W. Yan, C. Shi // Journal of Materials Research and Technology. ― 2020. ― Vol. 9. ― P. 4292‒4308. DOI: 10.1016/j.jmrt.2020.02.055.
2. Chen, J. Corrosion and penetration behaviors of slag/steel on the corroded interfaces of Al2O3‒C refractories: role of Ti3AlC2 / J. Chen, L. Chen, Y. Wei, N. Li, S. Zhang // Corrosion Science. ― 2018. ― Vol. 143. ― P. 166‒176. DOI: 10.1016/j.corsci.2018.08.022.
3. Fruhstorfer, J. Erosion and corrosion of alumina refractory by ingot casting steels / J. Fruhstorfer, L. Schöttler, S. Dudczig [et al.] // J. Eur. Ceram. Soc. ― 2016. ― Vol. 36. ― P. 1299‒1306. DOI: 10.1016/j.jeurceramsoc.2015.11.038.
4. Zhang, L. Measurement of erosion state and refractory lining thickness of blast furnace hearth by using three-dimensional laser scanning method / L. Zhang, J. Zhang, K. Jiao [et al.] // Metallurgical Research and Technology. ― 2021. ― Vol. 118. ― Article 106. DOI: 10.1051/metal/2020085.
5. Madej, D.Detailed studies on microstructural evolution during the high temperature corrosion of SiC-containing andalusite refractories in the cement kiln preheater / D. Madej, J. Szczerba // Ceram. Int. ― 2017. ― Vol. 43. ― P. 1988‒1996. DOI: 10.1016/j.ceramint.2016.10.166.
6. Schacht, C. А. Refractory linings: thermomechanical design and applications / C. A. Schacht. ― CRC Press : Boca Raton, Florida, USA, 2019. ― 504 p. DOI: 10.1201/9780203741078.
7. Кащеев, И. Д. Исследование термостойкости огнеупоров для импульсных высокотемпературных установок / И. Д. Кащеев, К. Г. Земляной, Р. В. Дзержинский, А. В. Федотов // Новые огнеупоры. ― 2016. ― № 7. ― С. 43‒47. DOI: 10.17073/1683-4518-2016-7-43-47.
8. Кондрукевич, А. А. Влияние эксплуатационных факторов на стойкость рабочего слоя футеровки сталеразливочных ковшей / А. А. Кондрукевич, Д. В. Рябый // Новые огнеупоры. ― 2017. ― № 9. ― С. 3‒9. DOI: 10.17073/1683-4518-2017-9-3-9.
9. Samadi, S. Thermomechanical finite element modeling of steel ladle containing alumina spinel refractory lining / S. Samadi, S. Jin, D. Gruber, H. Harmuth // Finite Elements in Analysis and Design. ― 2022. ― Vol. 206. ― Article 103762. DOI: 10.1016/j.finel.2022.103762.
10. Oliveira, R. L. G. Thermomechanical behaviour of refractory dry-stacked masonry walls under uniaxial compression / R. L. G. Oliveira, J. P. C. Rodrigues, J. M. Pereira [et al.] // Engineering Structures. ― 2021. ― Vol. 240. ― Article 112361. DOI: 10.1016/j.engstruct.2021.112361.
11. Bareiro, W. G. Numerical modelling of the thermomechanical behaviour of refractory concrete lining / W. G. Bareiro, E. D. Sotelino, F. de Andrade Silva // Magazine of Concrete Research. ― 2021. ― Vol. 73. ― P. 1048‒1059. DOI: 10.1680/jmacr.19.00371.
12. Заболотский, А. В. Влияние расстояния между напряженными зонами конструкций на характер разрушения: тез. докладов Международной конференции «Физическая мезомеханика. Материалы с многоуровневой иерархически организованной структурой и интеллектуальные производственные технологии» (6‒10 сентября 2021 г., Томск, Россия) / А. В. Заболотский, М. Ю. Турчин, В. Т. Хадыев [и др.]. ― Томск : Издво ТГУ, 2021. ― С. 539. DOI: 10.17223/978-5-907442-03-0-2021-341.
13. Заболотский, А. В. Численное исследование напряженно-деформированного состояния хрупкого пористого материала в условиях многоосевого нагружения: тез. докл. междунар. конф. «Физическая мезомеханика материалов. Физические принципы формирования многоуровневой структуры и механизмы нелинейного поведения» (5‒8 сентября 2022 г., Ин-т физики прочности и материаловедения СО РАН, Томск, Россия) / А. В. Заболотский, В. Т. Хадыев, М. Ю. Турчин, А. О. Мигашкин. ― Новосибирск: ИПЦ НГУ, 2022. ― 556 с. DOI: 10.25205/978-5-4437-1353-3-176.
14. Гольдштейн, Р. В. Модель хрупкого разрушения пористых материалов при сжатии / Р. В. Гольдштейн, Н. М. Осипенко // Математическое моделирование систем и процессов. ― 2009. ― № 17. ― С. 47‒58.
15. Kuliev, V. D. The gradient deformation criterion for brittle fracture / V. D. Kuliev, E. M. Morozov // Doklady Physics. ― 2016. ― Vol. 61. ― P. 502‒504. DOI: 10.1134/S1028335816100062.
16. Lajtai, E. Z. Effect of tensile stress gradient on brittle fracture initiation / E. Z. Lajtai // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences and Geomechanical Abstracts. ― 1972. ― Vol. 9. ― P. 569‒578. DOI: 10.1016/0148-9062(72)90009-5.
17. Григорьев, А. С. Компьютерное моделирование влияния вспомогательных слоев футеровки сталеразливочного ковша на локализацию и направление роста термических трещин / А. С. Григорьев, С. В. Данильченко, А. И. Дмитриев [и др.] // Новые огнеупоры. ― 2022. ― № 10. ― С. 3‒15.
18. Zabolotskiy, A. V. Numerical investigation of refractory stress-strain condition under transient thermal load / A. V. Zabolotskiy, M. Y. Turchin, V. T. Khadyev, A. O. Migashkin // AIP Conference Proceedings. ― 2020. ― Vol. 2310. ― Article 020355. DOI: 10.1063/5.0034479.
19. Ramesh, K. T. A review of mechanisms and models for dynamic failure, strength, and fragmentation / K. T. Ramesh, J. D. Hogan, J. Kimberley, A. Stickle // Planetary and Space Science. ― 2015. ― Vol. 107. ― P. 10‒23. DOI: 10.1016/j.pss.2014.11.010.
20. Kimberley, J. A scaling law for the dynamic strength of brittle solids / J. Kimberley, K. T. Ramesh, N. P. Daphalapurkar // Acta Materialia. ― 2013. ― Vol. 61. ― P. 3509‒3521. DOI: 10.1016/j.actamat.2013.02.045.
21. Grigoriev, A. S. Analysis of the quasi-static and dynamic fracture of the silica refractory using the mesoscale discrete element modelling / A. S. Grigoriev, A. V. Zabolotskiy, E. V. Shilko [et al.] // Materials. ― 2021. ― Vol. 14. ― Article 7376. DOI: 10.3390/ma14237376.
Дополнительные файлы
Для цитирования: Григорьев А.С., Данильченко С.В., Заболотский А.В., Мигашкин А.О., Турчин М.Ю., Хадыев В.Т. Особенности разрушения футеровки в оборудовании разного размера. Новые огнеупоры. 2022;1(12):3-11. https://doi.org/10.17073/1683-4518-2022-12-3-11
For citation: Grigoriev A.S., Danilchenko S.V., Zabolotsky A.V., Migashkin A.O., Turchin M.Y., Khadyev V.T. Features of the fracture of refractory linings depending on the size of equipment. NOVYE OGNEUPORY (NEW REFRACTORIES). 2022;1(12):3-11. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1683-4518-2022-12-3-11
Обратные ссылки
- Обратные ссылки не определены.