该课题是宝钢《混铁车铁水保温技术》课题的研究内容之一.混铁车是高炉铁水进入转炉进行炼钢的装载运输工具,宝钢有70台鱼雷式混铁车在线运行,铁水运输过程导致铁水温度降低,造成炼钢能耗上升.而且,铁水温度呈逐年降低趋势,有可能导致铁水在铁水包中部分冻结,给设备造成较大损失.根据国外混铁车保温技术的经验,改造混铁车内衬耐材结构,在其中增加保温层是较为可行的措施.但增加保温层后,铁水温度的相对升高,可能造成工作层砖的高温热膨胀加大,导致内衬耐材的工作情况发生变化.如何进行内衬结构设计,既达到保温的目的,又能降低工作层A-S-C砖的热应力采用计算模拟进行分析是经济可行的方法.该文开展的工作有:(1)综合考虑热分析和结构应力分析,建立混铁车灌体内衬的温度场和应力场三维有限元计算模型;(2)运用ANSYS有限元分析软件计算内衬各层在铁水温降过程中的温度分布和温度历程,分析内衬各层在温降过程中的应力场分布和应力变化情况;(3)通过计算结果分析从理论上检验有关研究人员的结构设计方案,提出局部结构设计改进方案并提供理论根据.通过计算分析得到的结果有:(1)在温度场分析中计算结果与实际相符合:加保温层后铁水温降减小,内衬的温度提高,外壳温度降低,表明保温层起到了明显的隔热作用.(2)改造后直筒部位A-S-C砖在201分(12060秒)时刻内表面温度比改造前的升高38℃.温度提高,在铁水作用下,其溶损会加重.(3)在自重、水压和热载荷三种复合作用下,A-S-C砖的最大应力出现在折角部位底部;改造前后该处的最大主应力分别为51.3、45.2MPa,改造后的应力比改造前的降低11.89％,其原因是改造后A-S-C砖的温差减小.外壳的最大应力在直筒和锥体过渡部位.(4)通过改变折角处A-S-C砖砌体的局部结构可以减低该处的应力集中.采用斜砌体结构,改造前的最大主应力由51.3MPa降低到42.9MPa,改造后的最大主应力由45.2MPa降低到34.5MPa;能使应力降低16.3~23.6％.(5)内衬各层的最大应力均小于其强度极限,表明罐体强度满足要求.研究结果为宝钢混铁车内衬结构改造提供了设计依据,为内衬局部结构优化设计提供了可行方案.