.946 北京科技大学学报 第29卷 6 250 无渣炉温1204℃ △一无渣炉温1204℃ 5 米一挂渣炉温1202℃ ◆一无渣炉温827℃ 200 米一挂渣炉温1202℃ ◆一无渣炉温827℃ 4 150 3 100 ×2 50 0 47 94 141188 235 47 94 141188235 距冷面距离mm 距冷面距离/mm 图6炉温、渣皮对壁体等效应力和X方向位移的影响 Fig.6 Effect of furnace temperature and slag crust on equivalent stress and X-direction displacement 1202℃时，挂渣壁体热面温度307℃，计算的热面 1000 应力170MPa,远远小于300℃铸铁的屈服强度，可 日-合金炉温1147℃ 见，渣皮的存在，降低了壁体的温度，提高了壁体的 ◆一涂层炉温1158℃ 800 强度，从而导致铸铁冷却壁在低于屈服点的高周疲 劳条件下工作，大大延长了冷却壁的使用寿命 600 2.3.4与普通涂层铸铁冷却壁的比较 留 文献[6]中的普通涂层冷却壁与合金化管铸铁 400 冷却壁热态实验的结果比较见表3，从表3和图7 可以看出，合金化管铸铁冷却壁壁体温度比普通涂 200 层冷却壁低120℃左右，因为两种冷却壁冷热面温 差比较接近，所以壁体应力也非常接近，但温度偏低 0 50 100150200 250 的合金化管铸铁冷却壁热应力稍大于涂层铸铁冷却 距冷面距离mm 壁.这是因为铸铁材料温度越高，弹性应变越小，相 应的弹性应力增加幅度越小. 图7两种冷却壁温度比较 Fig.7 Comparison of the temperature of two cooling staves 表3两种冷却壁热态实验结果比较 250 Table 3 Comparison of hot test results for two staves 9合金炉温1147℃ 0 炉温/流速/ 热流热面冷面 200 ◆一涂层炉温】158℃ 材料 密度/温度/温度/ ℃ (m's 1) (kWm-3)℃℃ 合金化管铸铁冷却壁11471.18 101.478987 edW/ 150 普通涂层铸铁冷却壁11581.14 65.8903213 100 评价铸铁冷却壁使用寿命的长短，不仅要关注热 面温度，更要关注壁体进入屈服状态的多少，虽然 50 合金化管铸铁冷却壁热应力稍大于涂层铸铁冷却壁 (图8)，但因为涂层冷却壁壁体温度偏高，壁体强度 0 相应减小，计算结果显示，涂层铸铁冷却壁从热面到 50100150200250 距冷面距离mm 距热面20mm的部分处于塑性状态，而合金化管冷 却壁从热面到距热面12mm的部分处于塑性状态， 图8两种冷却壁热应力比较 所以涂层冷却壁的使用寿命低于合金化管冷却壁， Fig.8 Comparison of the equivalent stress of two cooling staves 通过以上计算得出：如果在高炉的高热负荷区 壁，在渣皮脱落粘结过程中，热面和近热面在高于屈 使用合金化管铸铁冷却壁或者普通涂层铸铁冷却 服点和低于屈服点的交变载荷下工作，裂纹极易产图6 炉温、渣皮对壁体等效应力和 X 方向位移的影响 Fig．6 Effect of furnace temperature and slag crust on equivalent stress and X-direction displacement 1202℃时‚挂渣壁体热面温度307℃‚计算的热面 应力170MPa‚远远小于300℃铸铁的屈服强度．可 见‚渣皮的存在‚降低了壁体的温度‚提高了壁体的 强度‚从而导致铸铁冷却壁在低于屈服点的高周疲 劳条件下工作‚大大延长了冷却壁的使用寿命． 2∙3∙4 与普通涂层铸铁冷却壁的比较 文献［6］中的普通涂层冷却壁与合金化管铸铁 冷却壁热态实验的结果比较见表3．从表3和图7 可以看出‚合金化管铸铁冷却壁壁体温度比普通涂 层冷却壁低120℃左右．因为两种冷却壁冷热面温 差比较接近‚所以壁体应力也非常接近‚但温度偏低 的合金化管铸铁冷却壁热应力稍大于涂层铸铁冷却 壁．这是因为铸铁材料温度越高‚弹性应变越小‚相 应的弹性应力增加幅度越小． 表3 两种冷却壁热态实验结果比较 Table3 Comparison of hot test results for two staves 材料 炉温／ ℃ 流速／ （m·s －1） 热流 密度／ （kW·m －2） 热面 温度／ ℃ 冷面 温度／ ℃ 合金化管铸铁冷却壁 1147 1∙18 101∙4 789 87 普通涂层铸铁冷却壁 1158 1∙14 65∙8 903 213 评价铸铁冷却壁使用寿命的长短‚不仅要关注热 面温度‚更要关注壁体进入屈服状态的多少．虽然 合金化管铸铁冷却壁热应力稍大于涂层铸铁冷却壁 （图8）‚但因为涂层冷却壁壁体温度偏高‚壁体强度 相应减小‚计算结果显示‚涂层铸铁冷却壁从热面到 距热面20mm 的部分处于塑性状态‚而合金化管冷 却壁从热面到距热面12mm 的部分处于塑性状态‚ 所以涂层冷却壁的使用寿命低于合金化管冷却壁． 通过以上计算得出：如果在高炉的高热负荷区 使用合金化管铸铁冷却壁或者普通涂层铸铁冷却 图7 两种冷却壁温度比较 Fig．7 Comparison of the temperature of two cooling staves 图8 两种冷却壁热应力比较 Fig．8 Comparison of the equivalent stress of two cooling staves 壁‚在渣皮脱落粘结过程中‚热面和近热面在高于屈 服点和低于屈服点的交变载荷下工作‚裂纹极易产 ·946· 北 京 科 技 大 学 学 报 第29卷