,1302 北京科技大学学报 第31卷 以该部位裂纹发展速度较快，形成的裂纹较深 撑板对料层阻力较大，造成料层有时不能靠自身重 在支撑板侧面窄面上，随着烧结的进行，最大应 力自行排矿，要靠机尾刮刀的冲力把料层冲开，才能 力位置逐渐下移，最大应力值先增大后减小.在支 排矿，这时支撑板支脚要承受较大的冲击力，对烧 撑板1/2高度偏上位置，应力达到最大的860MPa 结矿高温抗压强度的研究表明，在不同温度下其值 左右，支撑板窄面应力达到最大值的前后时刻应 存在较大差异，从几兆帕到30MPa之间[14)，随着温 力、温度分布如图8所示. 度升高，抗压强度下降，对厚度分别为70和40mm 1000 1000 的整体式支脚和由两片厚度为10mm的小脚组成的 --3603--450s-4-540s--6305 中空式支脚在排矿时产生的应力进行模拟.中空式 800 800 主要是考虑降低支撑板重量，降低成本，当烧结饼强 600 600 E 度为7MPa时三种支脚的应力分布如图9所示 从图中看出，三种形式支脚的应力集中都在支 400 400 脚部位，支撑板本体应力都很小，在本体上主要是热 200 200 应力的破坏.支脚厚度为70mm时，支脚部位最大 应力仅为90.3MPa,远小于材料的屈服极限，当支 0 0.050.100.150200.250.30 脚厚度减到40mm时，支脚部位的应力达到 高度m 244MPa,对于一般的耐热钢而言也是安全的，当采 图8支撑板窄面应力与温度分布 用中空式时，支脚由两个l0mm的小脚组成，此时 Fig.8 Stress and temperature distribution on the narrow surface of 小脚的应力达到了2000MPa以上，所以断裂的可 the stand 能性非常大.因此，采用两个10mm厚度支脚组成 整体看来支撑板上下部分应力值相当，但上部 的中空式设计是不可取的.为了进一步考察降低整 温度明显高于下部，而且由温度分析可知，支撑板上 体式支脚厚度的可能性，对烧结饼强度较大的极端 部高温时间长，材质热强度下降，因此支撑板上半部 情况进行模拟.当烧结饼强度增加到30MPa时，支 分的侧面窄面处更容易出现裂纹，同时看到，在支 脚厚度为40mm的支撑板应力分布如图10所示， 撑板侧面窄面上应力最大位置的温度均不高，为 从图中看出，支脚部位的应力集中达到 100200℃，但在最大应力点以上0.025~0.075m 1050MPa,其中大于680MPa的区域主要集中在突 的范围内往往温度较高，应力也较大，容易发生裂 出的小脚根部，进入支脚深度较浅，可能不会马上断 纹，在支撑板窄面上，由于应力最大位置是不固定 裂，但会逐渐产生裂纹，在循环不断的冲击下，断裂 的，因此在窄面上容易出现裂纹的范围较宽，裂纹出 萌生是不可避免的，当烧结矿强度为20MPa时，支 现后，会释放内应力，导致窄面上以细小裂纹居多. 脚部位的最大应力为697MPa,此时接近材料的屈 2.3支撑板支脚部位应力分析 服极限，应该说还是比较安全的，对于支脚厚度为 在烧结过程中，支脚断裂会造成支撑板脱落，给 70mm的支撑板，当烧结饼强度为30MPa时，支脚 烧结过程带来安全隐患，由前面的热应力计算可以 部位的最大应力仅为386MPa,因此支脚厚度为70 看出，烧结过程中支脚部位热应力较小，最高只有几 mm时是安全的，由于烧结饼强度在高温下不是很 十兆帕，而且该部位温度较低，因此烧结过程中发生 高，因此选择支脚厚度时，为了降低重量选择支脚厚 断裂的可能性很小.在排矿时，由于台车粘料或支 度为40mm就可以了， (a) 4961 (b) 723.586 (c) 2400 0.988x10 0266×10 0324×10° 0.198×10° 0.533×10 0.648×10° 0.296×10㎡ 0.799x10 0.972x10° 0.395×10° 0.107×10° 0.130x10m 0.494×100 0.133×10 0.162x10" 0.593×10 0.160x10 0.194×10 0.691×10 0.186x10 0227×100 0.790x10 0.213x10 0.259x10 0.903x10° 0.244×10° 0.296×10° 图9烧结饼强度为7MPa,排矿时支撑板应力分布.(a)支脚厚度70mm;(b)支脚厚度40mm;(c)中空式支脚厚度10mm Fig9 Stress distribution of the stand at discharging when the strength of sinter cakes is 7 MPa:(a)the thickness of supporting feet is 70mm: (b)the thickness of supporting feet is 40mm:(c)the thickness of hollow supporting feet is 10mm以该部位裂纹发展速度较快‚形成的裂纹较深． 在支撑板侧面窄面上‚随着烧结的进行‚最大应 力位置逐渐下移‚最大应力值先增大后减小．在支 撑板1／2高度偏上位置‚应力达到最大的860MPa 左右．支撑板窄面应力达到最大值的前后时刻应 力、温度分布如图8所示． 图8 支撑板窄面应力与温度分布 Fig．8 Stress and temperature distribution on the narrow surface of the stand 图9 烧结饼强度为7MPa‚排矿时支撑板应力分布．（a） 支脚厚度70mm；（b） 支脚厚度40mm；（c） 中空式支脚厚度10mm Fig．9 Stress distribution of the stand at discharging when the strength of sinter cakes is7MPa：（a） the thickness of supporting feet is70mm； （b） the thickness of supporting feet is40mm；（c） the thickness of hollow supporting feet is10mm 整体看来支撑板上下部分应力值相当‚但上部 温度明显高于下部‚而且由温度分析可知‚支撑板上 部高温时间长‚材质热强度下降‚因此支撑板上半部 分的侧面窄面处更容易出现裂纹．同时看到‚在支 撑板侧面窄面上应力最大位置的温度均不高‚为 100～200℃‚但在最大应力点以上0∙025～0∙075m 的范围内往往温度较高‚应力也较大‚容易发生裂 纹．在支撑板窄面上‚由于应力最大位置是不固定 的‚因此在窄面上容易出现裂纹的范围较宽‚裂纹出 现后‚会释放内应力‚导致窄面上以细小裂纹居多． 2∙3 支撑板支脚部位应力分析 在烧结过程中‚支脚断裂会造成支撑板脱落‚给 烧结过程带来安全隐患．由前面的热应力计算可以 看出‚烧结过程中支脚部位热应力较小‚最高只有几 十兆帕‚而且该部位温度较低‚因此烧结过程中发生 断裂的可能性很小．在排矿时‚由于台车粘料或支 撑板对料层阻力较大‚造成料层有时不能靠自身重 力自行排矿‚要靠机尾刮刀的冲力把料层冲开‚才能 排矿‚这时支撑板支脚要承受较大的冲击力．对烧 结矿高温抗压强度的研究表明‚在不同温度下其值 存在较大差异‚从几兆帕到30MPa 之间［14］‚随着温 度升高‚抗压强度下降．对厚度分别为70和40mm 的整体式支脚和由两片厚度为10mm 的小脚组成的 中空式支脚在排矿时产生的应力进行模拟．中空式 主要是考虑降低支撑板重量‚降低成本．当烧结饼强 度为7MPa 时三种支脚的应力分布如图9所示． 从图中看出‚三种形式支脚的应力集中都在支 脚部位‚支撑板本体应力都很小‚在本体上主要是热 应力的破坏．支脚厚度为70mm 时‚支脚部位最大 应力仅为90∙3MPa‚远小于材料的屈服极限．当支 脚厚 度 减 到 40mm 时‚支 脚 部 位 的 应 力 达 到 244MPa‚对于一般的耐热钢而言也是安全的．当采 用中空式时‚支脚由两个10mm 的小脚组成‚此时 小脚的应力达到了2000MPa 以上‚所以断裂的可 能性非常大．因此‚采用两个10mm 厚度支脚组成 的中空式设计是不可取的．为了进一步考察降低整 体式支脚厚度的可能性‚对烧结饼强度较大的极端 情况进行模拟．当烧结饼强度增加到30MPa 时‚支 脚厚度为40mm 的支撑板应力分布如图10所示． 从图 中 看 出‚支 脚 部 位 的 应 力 集 中 达 到 1050MPa‚其中大于680MPa 的区域主要集中在突 出的小脚根部‚进入支脚深度较浅‚可能不会马上断 裂‚但会逐渐产生裂纹．在循环不断的冲击下‚断裂 萌生是不可避免的．当烧结矿强度为20MPa 时‚支 脚部位的最大应力为697MPa‚此时接近材料的屈 服极限‚应该说还是比较安全的．对于支脚厚度为 70mm 的支撑板‚当烧结饼强度为30MPa 时‚支脚 部位的最大应力仅为386MPa‚因此支脚厚度为70 mm 时是安全的．由于烧结饼强度在高温下不是很 高‚因此选择支脚厚度时‚为了降低重量选择支脚厚 度为40mm 就可以了． ·1302· 北 京 科 技 大 学 学 报 第31卷