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422 北京科技大学学报 第30卷 熔合充分 1100℃后，其应变分布如图8.将热冲击前后冷面 2.4应变分析 测点的应变进行对比，如下表3，发现各点之间的差 国内对铸钢冷却壁的应变研究较少见到报道， 别明显减小.经计算在热冲击前，10个测点的应变 因此有必要对铸钢冷却壁的应变分布规律进行研 方差为526；而在热冲击后，应变方差为392，减小了 究.在冷却壁热面上，由于测试所用的高温应变片 25%,且应变最大值也从667降低到475.这些都说 无法承受这种高温环境，因此本次实验从研究冷却 明热冲击后冷却壁冷面的应变分布更加均匀，验证 壁的冷面应变入手。在其冷面上，如何规范并牢固 了低碳钢独特的屈服现象：能够使局部应变得到重 地粘贴上应变片是本次测量工作的重点及难点，实 新分配，使集中处的应变得到松弛，实验证实了文 验过程中应变片如图6所示布置.实验在水速1.5 献[11]中提出的这一理论 ms1,炉温983℃条件下，测得其应变分布如图7 表2。热冲击时的炉温 所示.实验结果显示，中心线部位应变在一5×104 Table 2 Furnace temperature at the thermal-shock 左右，对应的应力在100MPa;四周应变在3×10-4 热冲击时刻/mim051015202530 左右，对应的应力在60MPa左右.说明中心线部位 热冲击温度/℃1065110112021245128011061008 应力大于其四周的应力，因此冷却壁中心线部位是 遭受应力侵蚀的薄弱环节， 650 550 450 250 50 点编号 图8热冲击后炉温1100℃时冷面应变 Fig.8 Strain distribution on the cold surface at a furnace tempera ture of 1100 C after the thermal shock 表3热冲击前后冷面应变对比 Table 3 Strain comparison on the cold surface before and after the 图6应变片位置 thermal-shock Fig.6 Position of strain gauges 热冲击前热冲击后 热冲击前热冲击后 应变片 应变片 应变值/ 应变值/ 应变值/ 应变值/ 标号 10-6 10-6 标号 650 10-6 10-6 550 1 -223 -330 6 -529 -382 2 -188 -251 7 -171 -327 3 -667 -475 8 -138 -109 -249 -231 9 -274 -405 -148 -61 10 -222 -211 点编号 3结论 图7炉温983℃时冷面应变分布 (1)该俦钢冷却壁在炉温1100℃左右时，热流 Fig.7 Strain distribution on the cold surface at a furnace tempera- 密度为65kWm-2左右，热面最高温度在600℃左 ture of983℃ 右，低于相变温度，冷却壁在高炉上服役时，其表面 在冷却壁热冲击测试时，实验中炉温以5min 镶有耐火材料和覆盖渣皮，热面温度会更低，因此铸 为间隔迅速变化，如表2.当炉温重新稳定在 钢冷却壁可安全服役，熔合充分． 2∙4 应变分析 国内对铸钢冷却壁的应变研究较少见到报道 因此有必要对铸钢冷却壁的应变分布规律进行研 究．在冷却壁热面上由于测试所用的高温应变片 无法承受这种高温环境因此本次实验从研究冷却 壁的冷面应变入手．在其冷面上如何规范并牢固 地粘贴上应变片是本次测量工作的重点及难点．实 验过程中应变片如图6所示布置．实验在水速1∙5 m·s －1炉温983℃条件下测得其应变分布如图7 所示．实验结果显示中心线部位应变在－5×10－4 左右对应的应力在100MPa；四周应变在3×10－4 左右对应的应力在60MPa 左右．说明中心线部位 应力大于其四周的应力因此冷却壁中心线部位是 遭受应力侵蚀的薄弱环节． 图6 应变片位置 Fig．6 Position of strain gauges 图7 炉温983℃时冷面应变分布 Fig．7 Strain distribution on the cold surface at a furnace temperature of 983℃ 在冷却壁热冲击测试时实验中炉温以5min 为间 隔 迅 速 变 化如 表 2．当 炉 温 重 新 稳 定 在 1100℃后其应变分布如图8．将热冲击前后冷面 测点的应变进行对比如下表3发现各点之间的差 别明显减小．经计算在热冲击前10个测点的应变 方差为526；而在热冲击后应变方差为392减小了 25％且应变最大值也从667降低到475．这些都说 明热冲击后冷却壁冷面的应变分布更加均匀验证 了低碳钢独特的屈服现象：能够使局部应变得到重 新分配使集中处的应变得到松弛．实验证实了文 献［11］中提出的这一理论． 表2 热冲击时的炉温 Table2 Furnace temperature at the therma-l shock 热冲击时刻／min 0 5 10 15 20 25 30 热冲击温度／℃ 1065 1101 1202 1245 1280 1106 1008 图8 热冲击后炉温1100℃时冷面应变 Fig．8 Strain distribution on the cold surface at a furnace temperature of 1100℃ after the therma-l shock 表3 热冲击前后冷面应变对比 Table3 Strain comparison on the cold surface before and after the therma-l shock 应变片 标号 热冲击前 应变值／ 10－6 热冲击后 应变值／ 10－6 1 －223 －330 2 －188 －251 3 －667 －475 4 －249 －231 5 －148 －61 应变片 标号 热冲击前 应变值／ 10－6 热冲击后 应变值／ 10－6 6 －529 －382 7 －171 －327 8 －138 －109 9 －274 －405 10 －222 －211 3 结论 （1） 该铸钢冷却壁在炉温1100℃左右时热流 密度为65kW·m －2左右热面最高温度在600℃左 右低于相变温度．冷却壁在高炉上服役时其表面 镶有耐火材料和覆盖渣皮热面温度会更低因此铸 钢冷却壁可安全服役． ·422· 北 京 科 技 大 学 学 报 第30卷