유한요소법을 이용하여 STS 정련용 레이들에서 내장 내화물의 재질 및 back filler의 시공 위치에 따른 열응력 해석을 행하였다. 불소성 내화물의 경우 높은 열전도율에 의해 가동면과 배면간의 온도구배가 소성품에 비해 감소하였고 ...
유한요소법을 이용하여 STS 정련용 레이들에서 내장 내화물의 재질 및 back filler의 시공 위치에 따른 열응력 해석을 행하였다. 불소성 내화물의 경우 높은 열전도율에 의해 가동면과 배면간의 온도구배가 소성품에 비해 감소하였고 탄성계수도 낮아, 발생되는 열응력이 2~4배 낮았다. Back filler는 dolomite 내화물의 열간 팽창을 흡수하기 위해 시공하는 것으로, 상대적으로 낮은 열전도율을 가지고 있기 때문에 back filler의 내부와 외부에 급격한 온도구배가 발생된다. 즉 내부는 고온을 유지하고 외부는 온도가 낮아지므로 내부의 팽창과 외부의 상대적인 수축이 발생됨으로써 노체의 열응력이 증가하게 된다. 따라서 back filler를 사용할 경우 반경방향으로의 온도분포는 낮출 수 있지만 열응력 증가의 요인이 되므로 가능한 최소의 두께로 시공하는 것이 바람직하다. 1) 1차 및 2차 lining Ladle의 열응력 해석에 있어서 고온의 쇳물과 직접 접하는 부분은 F/B, S/L, M/Z, B/T의 네 부분이며, 이 부분에 대해서 물성치를 다르게 하여 1차 lining과 2차 lining으로 나누어서 내화벽돌 재질에 따른 비교를 한 결과 모두 불소성품으로 이루어진 2차 lining이 열응력에 대해서는 더욱 낮은 값을 나타냈다. 2차 lining 중에서도 S/L의 경우 높은 열전도율과 낮은 선팽창계수 및 낮은 탄성계수를 가지고 있어서 1차 lining에 비해 낮은 열응력을 나타냈다. 2) Back filler 유무 및 위치 Back filler는 내부 내화재의 팽창을 흡수하기 위한 것으로서 상대적으로 낮은 열전도율을 가지고 있어 B/F의 내부와 외부에 상대적인 온도차를 유발시킨다. 그러므로 B/F 내부는 고온을 유지하고 외부는 저온을 유지시키므로 내부의 팽창과 외부의 상대적인 수축을 일으키게 된다. 그러므로 B/F에서는 응력이 증가하는 원인이 된다. 하지만 2차 lining S/L의 경우 1차에 비해 높은 열전도율을 가지고 있지만 선팽창계수가 1차에 비해서 낮아서 S/L에서의 응력이 작게 나타나며 B/F에서 다소 응력이 작게 나타나는 경향을 보인다. 즉 B/F를 사용하기 위해서는 B/F 내부의 물질이 열전도율이 좋으며 열간 선팽창계수 및 탄성계수가 작아야 하지만 열응력을 줄일 수 있으며 그렇지 않을 경우에는 반경방향으로의 온도분포는 낮출 수 있지만 열응력이 증가하는 요인으로 작용한다. 3) 침식에 의한 열응력 해석 조업이 진행됨에 따라서 내부 내화재의 침식이 일어나는데, 내부 내화재의 침식이 증가함에 따라서 내부표면의 열응력이 증가하지 않는다. 즉 침식이 일어날수록 열전달이 많이 이루어져서 내화재 외부층의 온도 증가에 따른 열팽창을 수반하여 열응력이 증가하지는 않는다.
유한요소법을 이용하여 STS 정련용 레이들에서 내장 내화물의 재질 및 back filler의 시공 위치에 따른 열응력 해석을 행하였다. 불소성 내화물의 경우 높은 열전도율에 의해 가동면과 배면간의 온도구배가 소성품에 비해 감소하였고 탄성계수도 낮아, 발생되는 열응력이 2~4배 낮았다. Back filler는 dolomite 내화물의 열간 팽창을 흡수하기 위해 시공하는 것으로, 상대적으로 낮은 열전도율을 가지고 있기 때문에 back filler의 내부와 외부에 급격한 온도구배가 발생된다. 즉 내부는 고온을 유지하고 외부는 온도가 낮아지므로 내부의 팽창과 외부의 상대적인 수축이 발생됨으로써 노체의 열응력이 증가하게 된다. 따라서 back filler를 사용할 경우 반경방향으로의 온도분포는 낮출 수 있지만 열응력 증가의 요인이 되므로 가능한 최소의 두께로 시공하는 것이 바람직하다. 1) 1차 및 2차 lining Ladle의 열응력 해석에 있어서 고온의 쇳물과 직접 접하는 부분은 F/B, S/L, M/Z, B/T의 네 부분이며, 이 부분에 대해서 물성치를 다르게 하여 1차 lining과 2차 lining으로 나누어서 내화벽돌 재질에 따른 비교를 한 결과 모두 불소성품으로 이루어진 2차 lining이 열응력에 대해서는 더욱 낮은 값을 나타냈다. 2차 lining 중에서도 S/L의 경우 높은 열전도율과 낮은 선팽창계수 및 낮은 탄성계수를 가지고 있어서 1차 lining에 비해 낮은 열응력을 나타냈다. 2) Back filler 유무 및 위치 Back filler는 내부 내화재의 팽창을 흡수하기 위한 것으로서 상대적으로 낮은 열전도율을 가지고 있어 B/F의 내부와 외부에 상대적인 온도차를 유발시킨다. 그러므로 B/F 내부는 고온을 유지하고 외부는 저온을 유지시키므로 내부의 팽창과 외부의 상대적인 수축을 일으키게 된다. 그러므로 B/F에서는 응력이 증가하는 원인이 된다. 하지만 2차 lining S/L의 경우 1차에 비해 높은 열전도율을 가지고 있지만 선팽창계수가 1차에 비해서 낮아서 S/L에서의 응력이 작게 나타나며 B/F에서 다소 응력이 작게 나타나는 경향을 보인다. 즉 B/F를 사용하기 위해서는 B/F 내부의 물질이 열전도율이 좋으며 열간 선팽창계수 및 탄성계수가 작아야 하지만 열응력을 줄일 수 있으며 그렇지 않을 경우에는 반경방향으로의 온도분포는 낮출 수 있지만 열응력이 증가하는 요인으로 작용한다. 3) 침식에 의한 열응력 해석 조업이 진행됨에 따라서 내부 내화재의 침식이 일어나는데, 내부 내화재의 침식이 증가함에 따라서 내부표면의 열응력이 증가하지 않는다. 즉 침식이 일어날수록 열전달이 많이 이루어져서 내화재 외부층의 온도 증가에 따른 열팽창을 수반하여 열응력이 증가하지는 않는다.
We analyzed thermal stress of the STS VOD ladle by the variation of material property of refractory, and of the location of back filler using FE analysis. In the case of unfired refractory, thermal distribution between hot face and back face were decreased by high thermal conductivity, and thermal s...
We analyzed thermal stress of the STS VOD ladle by the variation of material property of refractory, and of the location of back filler using FE analysis. In the case of unfired refractory, thermal distribution between hot face and back face were decreased by high thermal conductivity, and thermal stress were decreased about 2 ~ 4 times by low young's modulus coefficients. Back filler, which is constructed to absorber the thermal expansion of dolomite refractory, has relatively low thermal conductivity , so thermal distribution from hot face to back face of that were changed rapidly. therefore interior part maintained high temperature and temperature of exterior part decreased, so Inter expansion and relative outer contraction were appeared, and thermal stress were increased, So thermal stress by the construction of back filler were increased
We analyzed thermal stress of the STS VOD ladle by the variation of material property of refractory, and of the location of back filler using FE analysis. In the case of unfired refractory, thermal distribution between hot face and back face were decreased by high thermal conductivity, and thermal stress were decreased about 2 ~ 4 times by low young's modulus coefficients. Back filler, which is constructed to absorber the thermal expansion of dolomite refractory, has relatively low thermal conductivity , so thermal distribution from hot face to back face of that were changed rapidly. therefore interior part maintained high temperature and temperature of exterior part decreased, so Inter expansion and relative outer contraction were appeared, and thermal stress were increased, So thermal stress by the construction of back filler were increased
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