精炼钢包刚玉基耐火材料冲蚀的有限元分析

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摘　要:本文根据精炼钢包耐火材料的使用工艺条件,采用Johnson-cook模型,通过与实验值的对比,利用有限元模拟方法计算了刚玉基耐火材料在高温服役条件下的冲蚀率,研究了冲蚀角、冲蚀物速度、冲蚀物粒径和材料气孔率与冲蚀率之间的关系。结合耦合固液传热的精炼钢包钢液流场,对钢包精炼过程的冲蚀情况进行了分析和探讨。结果表明：采用Johnson-cook模型模拟高温条件下耐火材料以塑性切削为主的冲蚀,模型正确、参数合理;冲蚀角在15°～30°小角度范围内,冲蚀率较大,随后随着冲蚀角的增大而下降;冲蚀率与冲蚀物速度、冲蚀物尺寸、气孔率均呈现指数变化关系;精炼钢包刚玉基耐火材料主要是承受小角度切削冲蚀,服役过程中形成高熔点致密界面层能有效改善其抗冲蚀损毁。