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耐久的高炉铸铜冷却器

耐久的高炉铸铜冷却器

  • 分类:行业新闻
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  • 来源:
  • 发布时间:2019-10-15
  • 访问量:30

【概要描述】铸铜冷却壁已成功地用于高炉很多年了。典型的产品是风口及风口冷却器(俗称风口大套、二套——译者注)。随着铜冷却壁的开发应用,曾对其做过大量研究工作。从获得的数据可证明,这类铸件是可以胜任这类工作的。

耐久的高炉铸铜冷却器

【概要描述】铸铜冷却壁已成功地用于高炉很多年了。典型的产品是风口及风口冷却器(俗称风口大套、二套——译者注)。随着铜冷却壁的开发应用,曾对其做过大量研究工作。从获得的数据可证明,这类铸件是可以胜任这类工作的。

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对使用期已超过10年的铜冷却器的机械性能进行检验比较显示出,冷却器的操作条件对其机械性能没有影响。新铸的与使用过的铸铜的机械性能的主要区别在于铸件的结晶颗粒大小不同。 

铸铜冷却壁已成功地用于高炉很多年了。典型的产品是风口及风口冷却器(俗称风口大套、二套——译者注)。随着铜冷却壁的开发应用,曾对其做过大量研究工作。从获得的数据可证明,这类铸件是可以胜任这类工作的。

试验用铸铜冷却壁是1996年的女王号上。冷却壁固定在炉壳上,安在炉腹上部无砖衬的部位。这些冷却器用了18个月以后,卸下来没有发现损坏的迹象。 

关于这种铸件长期使用的寿命问题,曼彻斯特理工学院材料科学中心,曾做过专门研究,并比较了曾使用过10年的炉腹上部的冷却板与新浇注的冷却板的各种性能。 

1. 操作数据 

高炉上的试验结果证明,在最坏的情况下热面的温度仅为200℃,在风口尖端处的温度,在操作期间超过了500℃,都在其安全界限以内,不必为此担心。 

其次,在正常操作条件下,冷却板的热端是被凝结物所覆盖的,故其热流速率很低。如果凝结物脱落,也可以在数小时内重新形成,不会发生能量损失过大的情况。 

总之,高炉上的冷却板的试验证明,铸铜工艺的产品是适合高炉炉腹区的操作条件的。 

 

2.机械性能、冲击韧性 

使用标准的10mm的试样,约有50组。在室温下进行了激烈的冲击试验。每组都由新浇注的铜和已服过役的铜两种材料构成。 

新浇注的和已使用过的铸铜的冲击能量和出现的频率的比较,对这两种铜说来,其数据相当分散,且新浇注的铜与已使用过的铜比较、数据的波动更大。 

从已得到的为数不多的试验数据可看出,由1号冷却器到3号冷却器,韧性有所下降。而且由冷却器的曲面开始,距离越远韧性越有明显的下降趋势。 

 

3.张力试验 

张力试验分别于室温(21℃)及175℃下,在空气中进行。试样直径为10mm,长50mm,位移速率为1mm/min。纪录下了在延伸率为0.5%时的弹性极限应力及最大负荷下的张应力。并且二者一并作为最大负荷下的延伸率。在室温下对每一次浇注的材料进行大约20次试验。对新浇注的铜要在高温下进行10次试验。 

在室温下的试验结果数据符合分布的规律,但它给出了有用的图形,显示出相对少量的数据与分散数据间的区别。参数(W)是使用(1)式计算得来的。(W)值随累计或然率的增大而增大,并与测量值的对数相对应。 

W参数按下式计算i是N值数据表中按数值大小排列的级数。 

新浇注的铜在室温下的弹性应力高于已使用过的铜。而在抗张应力方面二者没有明显的区别,在延展性方面也无明显差异。 

对新浇注的铜还在较高的175℃下进行了检验。温度的增高使弹性应力及抗张力大约下降了60%,而对延展性则影响较小(17%)。 

 

4.硬度 

铜试样的硬度是使用锥形钻石在10kg的负荷下的印痕测量的。在新浇注的与已使用过的铜之间,硬度值没有明显的差别。 

 

5. 显微技术的应用 

显微结构的标准试样是按为光学显微镜而准备的。退过火的金属的显微结构是标准的。新浇注的铜有粗大的晶粒,尺寸超过了5mm。已使用过的铜晶粒要小得多,平均尺寸为1~2mm。不同试样的晶粒尺寸有一定的变化范围,这取决于浇注及冷却的条件。 

张力试验后试样断口表面也用电子扫描显微镜进行了检验。新浇注的铜在21℃及175℃下进行检验未显示出有显著的区别。 

 

6. 结果 
  新浇注的铜和已使用过的铜所纪录的硬度值非常接近。与硬度测试后形成的印痕深度相比,结晶颗粒的尺寸较大,这时结晶颗粒的边界对硬度影响不大,这反映了对这些材料来说断裂应力的相似性。 

退了火的铜的抗张强度对结晶颗粒的大小不太敏感。延展性(延长量的百分数)也对晶粒大小不敏感,但在晶粒较大时有降低的趋势。 

除了新浇注的铜有较高的弹性极限应力之外,新浇注的铜的抗张性能与已使用过的铜相近。 

抗张试验的试样直径为10mm,故只在试样的横断面上,在0.5%的测验点上检验了少数的晶粒。所以测定的弹性极限应力受结晶排列的几何条件所限。这必将使最大值偏高,并使弹性极限应力的测定值更分散。而抗张应力是大量晶粒变形时测定的,故其平均值很少受晶粒尺寸和单个晶粒取向的影响。对新浇注的和使用过的铜来说,抗张力和延展性的测定也有类似的情况。 

弹性极限应力、抗张力和延展性对新浇注的铜都是随温度的提高而降低的。铸铜中粗晶粒的尺寸加重了温度对摩擦力分布的影响,一直到屈服极限。 

新浇注和已使用过的铜都有着较高的室温下的冲击韧性。二者在平均韧性值上没有明显差异,虽然对新浇注的铜来说,确实存在着明显的数据分散的趋势。这是由于新浇注的铜晶粒较粗大的缘故。标准的10mm试样在新浇注的材料中只有1~2个晶粒。因此测得的冲击韧性对塑性变形功非常敏感。10年的服役期对硬度或其他性能没有决定性影响。(本文来源:中国自动化网)

 

 

 

 

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