影响铝箔药品包装热封强度的几个因素
药品包装是隶属于包装领域内的一种非常特殊的商品包装。首先,它要具有“包装各种优良性能;其次.还必须具备保持药品疗效的功能。用铝箔作为药品的包装,具有美观艳丽、质轻、阻气、阻光等优点,从而使它成为了药品包装材料中的明星。随着人们对健康保健方面意识的提高.铝箔已深入到我们每个人的中活中,为了人类的健康而担负着重大的包装使命。
前几年,由干国内铝箔药品包装的生产厂家较少.市场的需求量大。因此生产厂家的产品从来就不愁销不出去,经常是用户找上门来要求订货,以至造成厂家只重视产量而忽视质量的倾向。随着市场的变化.国内用铝箔作为药品包装的生产厂家纷纷上马,己由原来的几家发展到大小好几十家。销售市场竞争激烈,用户对产品各方面的要求越来越高。而某些厂家由于不重视产品质量,没有完善的监控措施来控制生产的各个环节,生产的产品越来越达不到用户的婴求.退货量增加,从而使企业利益受损。更为严重的是用户大量走失,企业处于亏损的危机状态。如果想重新使企业振兴,必须首先制订策略来狠抓产品的质量。对铝箔药品包装来讲,质量的优劣很大程度体现在产品的热封强度上。为此.我们有必要分析一下影响铝箔药品包装热封强度的因素,这对提高产品的质时和发展壮大企业是非常必要的。
铝箔药品包装的粘合层(亦称VC层)具有良好的热粘合性,在加热条件下可以和PVC胶片热封起来(其粘接力的大小即为热封的强度,按GB12255-90规定要达到5.88N/15mm以上),可以把处理过的PVC胶片泡罩内的药品完全密封起来,这种粘合力在长期的保存过程中不受温度、湿度影响,可以很好地保持药效.并且携带方便。
影响铝箔药品包装热封强度的因素包括以下几个方面:
1.原辅材料——原铝箔方面
原铝箔是粘合层的载体,它的质量对产品的热封强度有很大影响。特别是原铝箔的表面油污,可以削弱粘合剂与原铝箔之间的粘接力。如果原铝箔表面有油污且表面张力低于31xl0-3чm时.就很难达到理想的热封强度,因而必须严格把好原铝箔质量关。
另外.在生产过程中发现.各方面技术指标都符合要求的某些批号的原铝箔,在所有工艺条件都没变的情况下涂布粘合剂,但最终产品的热封强度都达不到要求.原因是与原铝箔的金属成份及表面光度不够有关。研究结果表明,变换某个特殊环节,使原铝箔得到充分运用,产品便达到了理想的热封强度。
2.粘合剂方面
粘合剂是含有溶剂的特殊物质,它在一定工艺条件下,涂布在原铝箔的暗面(或光面),经过烘道烘干形成粘合层.对产品的热封强度起着决定性的作用。粘合剂在颜色上可分为无色透明、金色及彩色系列。可根据用户的需求来选择。不同成分的粘合剂,其最终产品的热封强度也不同。国内厂家多数采用进口的原料来配制粘合剂,产品可以达到很高的热封强度。可是进口的原料价格过于昂贵,为了能得到产品的高利润,某些科研力量雄厚的厂家便着手研究开发国产同类原材料。这种研究方向是很诱人的,如果能成功,将给企业带来巨大效益。据了解,由于国内生产原料厂家的工艺局限,国产原料很大程度上无法取代进口原料。如果使用不当,会严重影响产品的热封强度,使企业蒙受经济损失。因此,在选择粘合剂时必须
经过多方面的研究鉴定后,才能投入到生产中去。
3.生产工艺方面
生产的主要过程就是在一定的工艺参数控制下,使粘合剂在原铝箔表面涂布成膜的过程,成膜的质量能直接影响产品的热封强度。其中比较重要的参数包括涂布的速度、烘道的分段温度、涂布辊的网纹形状、深浅、线数及刮刀的位置、角度。
涂布的速度决定了涂层在烘道中干燥的时间。如果涂布速度过快,烘道温度过高,会使涂膜表面溶剂挥发过快,造成膜内溶剂的残余,涂膜干燥就不够充分,难以形成干燥结实且牢固的粘合层,这样必会影响产品的热封强度,使产品层与层之间发生粘连。
涂布辊的网纹形状、深浅、线数及刮刀的位置、角度决定了涂布膜的厚度与均匀度,如果选择或调整得不合适,粘合剂就不能均匀地涂布在原铝箔表面造成膜不均匀。产品的热封效果就不会好,强度也会受到影响。而按照国家标准粘合层涂布层的规定,差异应小于±12.5%。因此.必须严格依照厂艺规定的参数来完成粘合层涂布成膜的过程.以保证成膜的均匀结实。
4.热封温度
热封温度是影响热封强度的重要因素。温度太低,不能使粘合层很好地与PVC胶片热封,粘合层与PVC胶片之间的粘接便不牢固。如果温度太高,又会使药品受影响。因此,比较合理的热封温度通常为150~160℃之间。
5.热封压力
要达到理想的热封强度,就需设置一定的热封压力。如果压力不足,不但不能使产品的粘合层与PVC胶片充分贴合热封,甚至会使气泡留在两者之间,达不到良好的热封效果。所以国家标准规定了热封的压力为0.2XI0Pa。
6.热封时间
热封时间也会影响产品的热封强度。通常情况下.在相同的热封温度与压力下,长一点的热封时间可以使热封部位封合得更加牢固完善,能更好地达到预期的热封强度。但现代化高速药品包装机的工艺条件不可能提供很长的时间进行热封,如果热封时间太短,则粘合层与PVC胶片之间就会热封不充分。为此,国家标准规定了科学的热封时间为1s。
总的来看,影响铝箔药品包装热封强度的因素是多方面的,并且每一个方面都会独立地影响到产品的热封强度。其中最重要的因素是粘合剂方面,当然其他方面的影响也不容忽视。这就要求生产企业要善于积极去找问题,用高标准,高要求及高科技来监控生产的各个环节,只有这样才能确保有过硬的产品投放市场,并在激烈的竞争中处于优势,被用户所信赖,使企业充满勃勃生机。
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提高焦炭热强度的措施 赵建强,尚建芳,张少华 (邯钢焦化厂,河北邯郸056015) [摘要]焦炭的反应性和反应后强度是焦炭热性质的重要指标。根据邯钢焦化厂现状,从炼焦煤种、配合煤、结焦时间等方面调整,降低了焦炭反应性,提高了反应后强度。 [关键词]焦炭反应性;反应后强度;配合煤;结焦时间 [中图分类号] TF 526+.1 [文献标识码] B [文章编号] 1003-5095(2008)09-0053-03 近年来,高炉炼铁生产正朝着大型化、高效化、长寿和节能环保化方向发展,炉容已达几千立方米,高炉作为生产中的最大的竖炉,直径10~15 m,其料柱高度就高达25~35 m,而支撑如此高的料柱高度,作为透气的支架,高质量的焦炭是必不可少的。为降低焦炭消耗,增加高炉产量,改善生铁质量,采用了在风囗喷吹煤粉、重油、富氧鼓风等强化冶炼技术。焦炭的热能源、还原剂作用可在一定程度上被部分取代,但作为高炉料柱的疏松骨架不能取代,而且随高炉大型化和强化冶炼,该作用更显重要。邯钢老区这几年不断地升级改造,目前有两座2 000 m3高炉,月耗焦炭约为14万t,而焦炭占整个生铁成本约为25%,因此,生产稳定优质的焦炭,必然会对炼铁的生产、操作和降本增效有直接的影响。 1 焦炭的组成、性质及在高炉中的作用 焦炭是一种质地坚硬、多孔、呈银灰色的成分复杂的块状材料,用工业分析和化学分析两种分析方法确定其组成,一般所说的焦炭指标是综合分析的结果,其标准就是对高炉的影响的大小。焦炭在高炉中起着供热、供碳、还原剂和疏松骨架的作用。近年来,高炉采用了许多先进的技术,焦炭的供热、供碳、还原剂一些作用一定程度上被取代,但随着高炉大型化和冶炼强度的提高,高炉的料柱骨架作用却被强化,越来越要求高质量的焦炭。有资料表明:焦炭的反应后强度提高1%,焦比可以降低20 kg;灰分每升高1%,高炉焦比上升2%,石灰石用量增加2.5%,高炉产量下降2.2%。现在冶炼特种钢材时要求铁水含硫越来越低,焦炭中的硫约占整个入炉料的80%~90%,高炉采用烧结矿后占的比例会更大,而其中只有5%~20%随高炉煤气逸出,其余的硫就靠炉渣排除,这就要增加熔剂,增加炉渣碱度和渣量。一般焦炭含硫每增加1%,高炉焦比约增加1.5%~2.0%,石灰石用量增加2%,生铁产量减少2%~2.5%。 焦炭在高炉中承受高温热力作用、化学作用,以及强烈气流和铁水的冲刷、磨损、剪切作用下性能必然降低,其透气性下降、块度减小、气孔壁变薄等影响高炉操作,所以高炉焦要求灰低、硫低、强度高、块度均匀、气孔均匀致密、反应性低、反应后强度高。入高炉的焦炭的标准逐渐完善、细化。我国一直将焦炭的机械强度(即冷态强度)作为衡量焦炭质量的重要指标,但在高炉实际生产中,与冷态强度相比,焦炭的反应性(CRI)与反应后强度(CSR)更能反映焦炭的质量。为了更好地模拟焦炭在高炉中反应过程,新的国家冶金焦炭标准中增加了CRI和CSR两项指标。为生产合格的焦炭、为高炉炼铁提供有利的指导。因此必须提高焦炭高温性质量。 2 现状 邯钢焦化厂现有焦炉42孔JN 43-80型两座(1#、2#),45孔58-Ⅱ型一座(3#),45孔JN43-80型一座(4#),45孔JN60-6型两座(5#、6#),与六座焦炉配套的备煤系统为南北两个机械化煤场和南北两套核子称自动配煤设施,分别向一炼焦1#、2#、3#、4#焦炉和5#、6#焦炉供煤。年产焦炭204万t,主要供应炼铁4# 620 m3高炉、5# 1 260 m3高炉、7# 2 000 m3高炉,炼铁5#高炉扩容为2 000 m3后,自产焦炭,全部以混料方式供给5#、7#高炉。表1为我厂近期内焦炭平均质量,我厂6 m焦炉和4.3 m焦炉均为
焦炭热强度是反映焦炭热态性能的一项机械强度指标。它表征焦炭在使用环境的温度和气氛下,同时经受热应力和机械力时,抵抗破碎和磨损的能力。焦炭的热强度有多种测量方法,其中一种是热转鼓强度测定。测量焦炭的热转鼓强度,一般是将焦炭放在有惰性气氛的高温转鼓中,以一定转速旋转一定转数后,测定大于或小于某一筛级的焦炭所占的百分率,以此表示焦炭热强度。 焦炭反应性焦炭反应性是焦炭与二氧化碳。氧和水蒸气等进行化学反应的能力,焦炭反应后强度是指反应后的焦炭在机械力和热应力作用下抵抗碎裂和磨损的能力。焦炭在高炉炼铁。铸造化铁和固定床气化过程中,都要与二氧化碳。氧和水蒸气发生化学反应。由于焦与氧和水蒸气的反应有与二氧化碳间的反应相类似的规律,因此大多数国家都用焦炭与二氧化碳间的反应特性评定焦炭反应性。 中国标准GB/T4000-1996规定了焦炭反应性及反应后强度试验方法。其做法是使焦炭在高温下与二氧化碳发生反应,然后测定反应后焦炭失重率及其机械强度。 焦炭反应性指标以损失的焦炭质量与反应前焦样总质量的百分数表示。焦炭反应性按下式计算: CRI=(m-m1)/m×100 式中:CRI-焦炭反应性,% m-焦炭试样质量,g m1-反应后残余焦炭质量,g。 焦炭反应后强度指标以转鼓后大于10mm粒级焦炭占反应后残余焦炭的质量百分数表示。反应后强度按下式计算: CSR=m2/m1×100 式中:CSR-反应后强度,% m2-转鼓后大于10mm粒级焦炭质量,g
m1-反应后残余焦炭质量,g。 焦炭反应性CRI及反应后强度CSR的重复性,不得超过下列数值: CRI:r≤2.4% CSR:r≤3.2% 焦炭反应性及反应后强度的试验结果均取平行试验结果的算术平均值。 焦炭反应性与二氧化碳、氧和水蒸气等进行化学反应的能力,焦炭反应后强度是指反应后的焦炭再机械力和热应力作用下抵抗碎裂和磨损的能力。焦炭在高炉炼铁、铸造化铁和固定床气化过程中,都要与二氧化碳、氧和水蒸气发生化学反应。由于焦与氧和水蒸气的反应有与二氧化碳的反应类似的规律,因此大多数国家都用焦炭与二氧化碳间的反应特性评定焦炭反应性。 中国标准(GB/T4000-1996)规定了焦炭反应性及反应后强度试验方法。其做法是使焦炭在高温下与二氧化碳发生反应没,然后测定反应后焦炭失重率及其机械强度。焦炭反应性CRI及反应后强度CSR的重复性r不得超过下列数值: CRIr≤2.4 CSR:≤3.2 焦炭反应性及反应后强度的试验结果均取平行试验结果的算术平均值 一级冶金焦灰分A≦12.0;硫分S≦0.6%;抗碎强度M25≧92.0(M40≧80.0);耐磨强度M10 M25时,≦7.0 M40时,≦7.50;反应后强度CSR/%≧55;水分含量4.0±1.0 二级冶金焦灰分A≦13.5;硫分S≦0.8%;抗碎强度M25≧88.0(M40≧76.0);耐磨强度M10≦8.50;反应后强度CSR/%≧50;水分含量5.0±2.0 三级冶金焦灰分A≦15.0;硫分S≦1.0%;抗碎强度M25≧83.0(M40≧72.0);耐磨强度M10≦10.50;反应后强度CSR/%≧;水分含量≦12.0 准一级冶金焦灰分A﹤12.5%
图8-1 第 8章 应力状态及强度理论 例8-1 已知应力状态如图7-1所示,试计算截 面m-m 上的正应力m σ与切应力m τ 。 解:由图可知,x 与y 截面的应力分别为 MPa x 100-=σ MPa x 60-=τ MPa y 50=σ 而截面m-m 的方位角则为 α= -30o 将上述数据分别代入式(7-1)与(7-2), 于是得 ()()()()MPa m 5.11460sin 6060cos 250100250100-=?-?+?---++-=σ()()()MPa m 0.3560cos 6060sin 2 50100=?-?-?---=τ 例8-2 试用图解法解例8-1(图8-2a )。 (a) (b) 图8-2 解:首先,在τσ-平面内,按选定的比例尺,由坐标(-100,-60)与(50,60)分别确定A 和B 点图7-2b )。然后,以AB 为直径画圆,即得相应的应力圆。 为了确定截面m-m 上的应力,将半径CA 沿顺时针方向旋转α2=60o至CD 处,所得D 点即为截面m-m 的对应点。 按选定的比例尺,量得OE =115MPa (压应力),ED =35MPa ,由此得截面 m-m 的正应力与切应力分别为
MPa m 115-=σ MPa m 35=τ 例 8-3 从构件中切取一微体,各截面的应力如图8-3a 所示,试用解析法与图解法确定主应力的大小及方位。 (a) (b) 图8-3 解:1.解析法 x 和y 截面的应力分别为 MPa x 70-=σ,MPa x 50=τ,0=y σ 将其代入式 (7-3)与 (7-5),得 }{MPa MPa 2696502070207022max min -=+?? ? ??--±+-=σσ ?-=??? ??--=?? ? ??-- =5.6202650arctan arctan max y x o σστα 由此可见, MPa 261=σ,02=σ,MPa 963-=σ 而正应力1σ 的方位角 o α则为-62.5o(图8-3a )。 2.图解法 按选定的在τσ-平面内,按选定的比例尺,由坐标(-70,50)与(0,-50)分别确定D 和E 点(图8-3b )。然后,以DE 为直径画圆即得相应的应力圆。 应力圆与坐标轴σ相交于A 和B 点,按选定的比例尺,量得OA =26MPa ,
材料屈服强度及其影响因素 1. 屈服标准 工程上常用的屈服标准有三种: (1)比例极限应力-应变曲线上符合线性关系的最高应力,国际上常采用σp表示,超过σp时即认为材料开始屈服。 (2)弹性极限试样加载后再卸载,以不出现残留的永久变形为标准,材料能够完全弹性恢复的最高应力。国际上通常以σel表示。应力超过σel时即认为材料开始屈服。 (3)屈服强度以规定发生一定的残留变形为标准,如通常以0.2%残留变形的应力作为屈服强度,符号为σ0.2或σys。 2. 影响屈服强度的因素 影响屈服强度的内在因素有: 结合键、组织、结构、原子本性。如将金属的屈服强度与陶瓷、高分子材料比较可看出结合键的影响是根本性的。从组织结构的影响来看,可以有四种强化机制影响金属材料的屈服强度,这就是:(1)固溶强化; (2)形变强化; (3)沉淀强化和弥散强化; (4)晶界和亚晶强化。 沉淀强化和细晶强化是工业合金中提高材料屈服强度的最常用的手段。在这几种强化机制中,前三种机制在提高材料强度的同时,也降低了塑性,只有细化晶粒和亚晶,既能提高强度又能增加塑性。 影响屈服强度的外在因素有: 温度、应变速率、应力状态。随着温度的降低与应变速率的增高,材料的屈服强度升高,尤其是体心立方金属对温度和应变速率特别敏感,这导致了钢的低温脆化。应力状态的影响也很重要。虽然屈服强度是反映材料的内在性能的一个本质指标,但应力状态不同,屈服强度值也不同。我们通常所说的材料的屈服强度一般是指在单向拉伸时的屈服强度。 3.屈服强度的工程意义 传统的强度设计方法,对塑性材料,以屈服强度为标准,规定许用应力[σ]=σys/n,安全系数n一般取2或更大,对脆性材料,以抗拉强度为标准,规定许用应力[σ]=σb/n,安全系数n一般取6。 需要注意的是,按照传统的强度设计方法,必然会导致片面追求材料的高屈服强度,但是随着材料屈服强度的提高,材料的抗脆断强度在降低,材料的脆断危险性增加了。 屈服强度不仅有直接的使用意义,在工程上也是材料的某些力学行为和工艺性能的大致度量。例如材料屈服强度增高,对应力腐蚀和氢脆就敏感;材料屈服强度低,冷加工成型性能和焊接性能就好等等。因此,屈服强度是材料性能中不可缺少的重要指标。 材料开始屈服以后,继续变形将产生加工硬化。 4.加工硬化指数n的实际意义 加工硬化指数n反应了材料开始屈服以后,继续变形时材料的应变硬化情况,它决定了材料开始发生颈缩时的最大应力。n还决定了材料能够产生的最大均匀应变量,这一数值在冷加工成型工艺中是很重要的。 对于工作中的零件,也要求材料有一定的加工硬化能力,否则,在偶然过载的情况下,会产生过量的塑性变形,甚至有局部的不均匀变形或断裂,因此材料的加工硬化能力是零件安全使用的可靠保证。 形变硬化是提高材料强度的重要手段。不锈钢有很大的加工硬化指数n=0.5,因而也有很高的均匀变形量。不锈钢的屈服强度不高,但如用冷变形可以成倍地提高。高碳钢丝经过
国内焦炭的质量指标及评价综合知识 ------------------------------------------------------------ 一、焦炭定义烟煤在隔绝空气的条件下,加热到950-1050℃,经过干燥、热解、熔融、粘结、固化、收缩等阶段最终制成焦炭,这一过程叫高温炼焦。由高温炼焦得到的焦炭用于:高炉冶炼、铸造和气化。炼焦过程中产生的经回收、净化后的焦炉煤气既是高热值的燃料,又是重要的有机合成工业原料。冶金焦是高炉焦、铸造焦、铁合金焦和有色金属冶炼用焦的统称。由于90%以上的冶金焦均用于高炉炼铁,因此往往把高炉焦称为冶金焦。铸造焦是专用与化铁炉熔铁的焦炭。铸造焦是化铁炉熔铁的主要燃料。其作用是熔化炉料并使铁水过热,支撑料柱保持其良好的透气性。因此,铸造焦应具备块度大、反应性低、气孔率小、具有足够的抗冲击破碎强度、灰分和硫分低等特点。二、焦炭分布从我国焦炭产量分布情况看,我国炼焦企业地域分布不平衡,主要分布于华北、华东和东北地区。三、焦炭用途焦炭主要用于高炉炼铁和用于铜、铅、锌、钛、锑、汞等有色金属的鼓风炉冶炼,起还原剂、发热剂和料柱骨架作用。炼铁高炉采用焦炭代替木炭,为现代高炉的大型化奠定了基础,是冶金史上的一个重大里程碑。为使高炉操作达到较好的技术经济指标,冶炼用焦炭(冶金焦)必须具有适当的化学性质和物理性质,包括冶炼过程中的热态性质。焦
炭除大量用于炼铁和有色金属冶炼(冶金焦)外,还用于铸造、化工、电石和铁合金,其质量要求有所不同。如铸造用焦,一般要求粒度大、气孔率低、固定碳高和硫分低;化工气化用焦,对强度要求不严,但要求反应性好,灰熔点较高;电石生产用焦要求尽量提高固定碳含量。四、焦炭的物理性质焦炭物理性质包括焦炭筛分组成、焦炭散密度、焦炭真相对密度、焦炭视相对密度、焦炭气孔率、焦炭比热容、焦炭热导率、焦炭热应力、焦炭着火温度、焦炭热膨胀系数、焦炭收缩率、焦炭电阻率和焦炭透气性等。焦炭的物理性质与其常温机械强度和热强度及化学性质密切相关。焦炭的主要物理性质如下: 真密度为 1.8-1.95g/cm3;视密度为 0.88-1.08g/ cm3;气孔率为 35-55%;散密度为 400-500kg/ m3;平均比热容为 0.808kj/(kgk)(100℃),1.465kj/(kgk)(1000℃);热导率为 2.64kj/(mhk)(常温),6.91kg/(mhk)(900℃);着火温度(空气中)为 450-650℃;干燥无灰基低热值为 30-32KJ/g;比表面积为 0.6-0.8m2/g 。五、焦炭的反应性及反应后的强度焦炭反应性与二氧化碳、氧和水蒸气等进行化学反应的能力,焦炭反应后强度是指反应后的焦炭再机械力和热应力作用下抵抗碎裂和磨损的能力。焦炭在
西南交it 大学应用力*与工程系材#^力学教研i 图示拉伸甄压缩的单向应力状态,材料的破 坏有两种形式: 塑性屈服;极限应力为0■力=<5;或bpO2 腌性斷裂;极限应力为O ■必= CJ\ 此时,4 O>2和偽可由实验测得.由此可建 互如下S 度余件: ^mai 其中n 为安全系数? 2)纯剪应力状态: 图示纯剪应力狀态,材料的破 坏有两 种形式: 塑性屈服:极限应力为 腌性斯裂:极限应力为5 = 5 %和昭可由实验测得.由此可建立如下 =(^■1 it §7.7强度理论及其相当应力 1、概述 1)单向应力状态: a. <亠[6 n 其中, ?度条件:
前述a 度条件对材料破坏的原因并不深究.例如 图示低碳钢拉(压)时的强度条件为: r V J - b, b|nw W — — — // n 然而,其屈服是由于 YnurJl 起的,对?示单向 应力状态,有: 「niu 依照切应力强度条件,有: 4)材料破坏的形式 常温、静栽时材料的破坏形式大致可分为: ?腌性斷裂型: 例如:铸铁:拉伸、扭转等; "钢:三向拉应力状态. -塑性屈月艮型: 例如:低碳钢:拉伸、扭转寻; 铸铁:三向压缩应力状态. 可见:材料破坏的形式不仅与材料有关,还与应力状态有关. , 5)强度理论 根据一些实验资料,针对上述两种破坏形式,分别针对它们发生破坏的原因提出假说,并认为不论材料处于何种应力状态,某种类型的破坏都是由同一因素引起,此即为强度理论. 常用的破坏判据有: 旎性断裂:5,磁可皿 ?性斷裂:V; 下面将讨论常用的-基于上述四种破坏判据的?虞理论. 概览 屈服强度:大于此极限的外力作用,将会是零件永久失效,没法恢复。这个压强叫做屈服强度。如低碳钢的屈服极限为207MPa,当大于此极限的外力作用之下,零件将会产生永久变形,小于这个的,零件还会恢复原来的样子。 (1)对于屈服现象明显的材料,屈服强度就是屈服点的应力(屈服值); (2)对于屈服现象不明显的材料,与应力-应变的直线关系的极限偏差达到规定值(通常为0.2%的原始标距)时的应力。通常用作固体材料力学机械性质的评价指标,是材料的实际使用极限。因为在应力超过材料屈服极限后产生颈缩,应变增大,使材料破坏,不能正常使用。 当应力超过弹性极限后,进入屈服阶段后,变形增加较快,此时除了产生弹性变形外,还产生部分塑性变形。当应力达到B点后,塑性应变急剧增加,应力应变出现微小波动,这种现象称为屈服。这一阶段的最大、最小应力分别称为上屈服点和下屈服点。由于下屈服点的数值较为稳定,因此以它作为材料抗力的指标,称为屈服点或屈服强度(ReL或Rp0.2)。 有些钢材(如高碳钢)无明显的屈服现象,通常以发生微量的塑性变形(0.2%)时的应力作为该钢材的屈服强度,称为条件屈服强度(yield strength)。 首先解释一下材料受力变形。材料的变形分为弹性变形(外力撤销后可以恢复原来形状)和塑性变形(外力撤销后不能恢复原来形状,形状发生变化,伸长或缩短)。 建筑钢材以屈服强度作为设计应力的依据。 屈服强度标准 建设工程上常用的屈服标准有三种: 1、比例极限应力-应变曲线上符合线性关系的最高应力,国际上常采用σp表示,超过σp时即认为材料开始屈服。 2、弹性极限试样加载后再卸载,以不出现残留的永久变形为标准,材料能够完全弹性恢复的最高应力。国际上通常以Rel表示。应力超过Rel时即认为材料开始屈服。 3、屈服强度以规定发生一定的残留变形为标准,如通常以0.2%残留变形的应力作为屈服强度,符号为Rp0.2。 影响屈服强度的因素 影响屈服强度的内在因素有:结合键、组织、结构、原子本性。 如将金属的屈服强度与陶瓷、高分子材料比较可看出结合键的影响是根本性的。从组织结构的影响来看,可以有四种强化机制影响金属材料的屈服强度,这就是:(1)固溶强化;(2)形变强化;(3)沉淀强化和弥散强化;(4)晶界和亚晶强化。沉淀强化和细晶强化是工业合金中提高材料屈服强度的最常用的手段。在这几种强化机制中,前三种机制在提高材料强度的同时,也降低了塑性,只有细化晶粒和亚晶,既能提高强度又能增加塑性。 影响屈服强度的外在因素有:温度、应变速率、应力状态。 随着温度的降低与应变速率的增高,材料的屈服强度升高,尤其是体心立方金属对温度和应变速率特别敏感,这导致了钢的低温脆化。应力状态的影响也很重要。虽然屈服强度是反映材料的内在性能的一个本质指标,但应力状态不同,屈服强度值也不同。我们通常所说的材料的屈服强度一般是指在单向拉伸时的屈服强度。 屈服强度的工程意义 焦炭反应性及反应后强度的测定 1主要内容及适用范围 规定了测定焦炭反应性及反应后强度的方法提要、实验仪器、设备和材料、试样的采取和制备、实验步骤、试验的结果计算和精密度。 适用高炉炼铁用焦的焦炭反应性及反应后强度的测定,其它用途可参照执行。 2 原理 称取一定质量的焦炭试样,置于反应器中,在1100+5℃时与二氧化碳反应2小时后,以焦炭质量损失的百分数表示焦炭反应性(CRI%)。反应后的焦炭,经I型转鼓试验后,大于lOmm粒级焦炭占反应后焦炭的质量百 分数,表示反应后强度(CSR%)。 3 试验仪器、设备和材料 电炉、反应器、I型转鼓、转鼓控制器、圆孔筛、干燥箱、架盘天平、红外线灯泡、热电偶、筛板、高铝球、托架、反应器支架、块焦反应监控仪、计算机显示器、二氧化碳供给系统及氮气供给系统中的(转子流量计、 洗气瓶、干燥塔、,缓冲瓶)等。 4 技术条件 4.1 升温速度:O-1100℃,平均升温速度为8-16℃/min。 4.2 控温精度:1100±5℃,通二氧化碳j言面度在10-25min内恢复到1100±5℃。 4.3 通气温度:400℃时通氢气,1100℃切断氮气通二氧化碳。 4.4 温度显示误差:不大于±5℃。 4.5 时间显示误差:24小时内不大子30s。 4.6 电源电压:220(±10%)V,500HZ。 4.7 最大负载功率:8千瓦。 4.8 使用环境:温度10-35℃,湿度不大于80%,周围无强电磁场及腐蚀性气体的场所。 5 操作程序 5.1 试验前试样的采取和制备 5.1.1 按GBl997规定的取样方法,按比例取大于25mm焦炭20kg,弃去泡焦和炉头焦。用颚式破碎机破碎、混匀、缩分出10kg,再用φ25mm、φ21mm圆孔筛筛分,大于φ25mm的焦块再破碎、筛分,取φ21mm筛上物,去掉片状焦和条状焦,缩分得焦块2kg,分两次(每次lkg)置于I型转鼓中,以20r/min的转速,转50r,取出后再用φ21mm圆孔筛筛分,将筛上物缩分出900g作为试样,用四分法将试样分成四份,每份不少于220g。 5.1.2 试验焦炉的焦炭可用40mm-60mm粒级的焦炭进行制样。 5.1.3 将制好的试样放入干燥箱中,在170—180℃温度下烘干2小时,取出焦炭冷却至室温,称取200±5g待用。 5.2 试验前烘炉 5.2.1 检查电源电压是否正常,炉温控制仪上“手动/自动”开关是否在自动位置,控制电缆插头是否插好。 5.2.2 将反应器盖置子炉顶的托架上吊放在电炉内,热电偶插入热电偶套管内,托架与电炉盖问放置石棉板隔热。打开计算机电源开关,启动计算机进入Windows98操作系统。当计算机启动完成后,用鼠标双击桌面上的“块焦反应性控制系统”图标,即可进入操作,同时按下炉温控制仪电源开关。 5.2.3用鼠标单击“运行”单击“试验条件”将反应温度1100℃改成500℃即可,时间2小时,烘炉完成将反应温度500℃改为1100℃。 5.3 试验步骤 5.3.1 称取200±0.5g焦炭试样(大约38-42个之间),在反应器底部铺一层高约100mm的高铅球(40个),上面平放筛板。然后装入已各好的焦炭试样,注意装样前调整好高铝球高度,使反应器内焦炭层处于电炉恒温区内,将与上盖相连的热电偶套管插入料层中心位置,用螺丝将盖与反应器简体固定,将反应器置于炉顶的托架上吊放在电炉内,托架与电炉盖间放置石棉板隔热。 5.3.2 将反应器进气管、排气管分别与供气系统,排气系统连接。将测温热电偶插入反应器热电偶套管内,检查气路,保证严密。 5.3.3 用鼠标单击“运行”用炉温控制仪调节电炉加热。先用手动调节,电流由小到大,在15min之内逐渐调至最大值,然后将按钮拨到自动位置,升温速度为8-16℃/min。 40 MPa .word 可编辑 . 应力状态强度理论 1. 图示单元体,试求60100 MPa (1)指定斜截面上的应力; (2)主应力大小及主平面位置,并将主平面标在单元体上。 解: (1) x y x y cos 2x sin 276.6 MPa 22 x y sin 2x cos232.7 MPa 2 3 1 (2)max xy( x y) 2xy281.98MPa39.35 min22121.98 181.98MPa,2 ,3121.98MPa 12 xy1200 0arctan()arctan39.35 2x y240 200 6060 2. 某点应力状态如图示。试求该点的主应力。129.9129.9解:取合适坐标轴令x25 MPa,x 由 120xy sin 2xy cos20 得 y 2 所以m ax x y ( xy ) 2xy 2 m in 22 129.9 MPa 2525 (MPa) 125MPa 50752( 129.9)250 150100 MPa 200 1 100 MPa,20 ,3200MPa 3. 一点处两个互成45 平面上的应力如图所示,其中未知,求该点主应力。 解:y150 MPa,x120 MPa .word 可编辑 . 由得45x y sin 2xy cos 2x 15080 22 x10 MPa 所以max xy(x y) 22 22xy min y x 45 45 45 214.22 MPa 74.22 1214.22 MPa,20 , 45 374.22 MPa 4.图示封闭薄壁圆筒,内径 d 100 mm,壁厚 t 2 mm,承受内压 p 4 MPa,外力偶矩 M e 0.192 kN·m。求靠圆筒内壁任一点处的主应力。 0.19210 3 解: xπ(0.104 40.14)0.05 5.75MPa t 32 x y pd MPa 50 4t pd MPa 100 2t M e p M e max x y(x y ) 2 xy2 min22100.7 MPa 49.35 1100.7 MPa,249.35 MPa,3 4 MPa 5.受力体某点平面上的应力如图示,求其主应力大小。 解:取坐标轴使 x 100 MPa,x 20MPa40 MPa100 MPa xy x y 12020 MPa 22cos2x sin 2 屈服强度概述 屈服强度是材料开始发生明显塑性变形时的最低应力值。 1.概念解释 屈服强度:是金属材料发生屈服现象时的屈服极限,亦即抵抗微量塑性变形的应力。对于无明显屈服的金属材料,规定以产生0.2%残余变形的应力值为其屈服极限,称为条件屈服极限或屈服强度。大于此极限的外力作用,将会使零件永久失效,无法恢复。如低碳钢的屈服极限为207MPa,当大于此极限的外力作用之下,零件将会产生永久变形,小于这个的,零件还会恢复原来的样子。 (1)对于屈服现象明显的材料,屈服强度就是屈服点的应力(屈服值); (2)对于屈服现象不明显的材料,和应力-应变的直线关系的极限偏差达到规定值(通常为0.2%的原始标距)时的应力。通常用作固体材料力学机械性质的评价指标,是材料的实际使用极限。因为在应力超过材料屈服极限后产生颈缩,应变增大,使材料破坏,不能正常使用。 当应力超过弹性极限后,进入屈服阶段后,变形增加较快,此时除了产生弹性变形外,还产生部分塑性变形。当应力达到B点后,塑性应变急剧增加,应力应变出现微小波动,这种现象称为屈服。这一阶段的最大、最小应力分别称为上屈服点和下屈服点。由于下屈服点的数值较为稳定,因此以它作为材料抗力的指标,称为屈服点或屈服强度(ReL或Rp0.2)。 有些钢材(如高碳钢)无明显的屈服现象,通常以发生微量的塑性变形(0.2%)时的应力作为该钢材的屈服强度,称为条件屈服强度。 首先解释一下材料受力变形。材料的变形分为弹性变形(外力撤销后可以恢复原来形状)和塑性变形(外力撤销后不能恢复原来形状,形状发生变化,伸长或缩短)。 建筑钢材以屈服强度作为设计应力的依据。 2.屈服极限,常用符号δs,是材料屈服的临界应力值。 (1)对于屈服现象明显的材料,屈服强度就是屈服点的应力(屈服值); (2)对于屈服现象不明显的材料,和应力-应变的直线关系的极限偏差达到规定值(通常为材料发生0.2%延伸率)时的应力。通常用作固体材料力学机械性质的评价指标,是材料的实际使用极限。因为在应力超过材料屈服极限后产生塑性变形,应变增大,使材料失效,不能正常使用。 当应力超过弹性极限后,进入屈服阶段后,变形增加较快,此时除了产生弹性变形外,还产生部分塑性变形。当应力达到B点后,塑性应变急剧增加,应力应变出现微小波动,这种现象称为屈服。这一阶段的最大、最小应力分别称为下屈服点和上屈服点。由于下屈服点的数值较为稳定,因此以它作为材料抗力的指标,称为屈服点或屈服强度(ReL或Rp0.2)。 a.屈服点yield point(σs) 试样在试验过程中力不增加(保持恒定)仍能继续伸长(变形) 焦炭 一、焦炭定义 烟煤在隔绝空气的条件下,加热到950-1050 ℃,经过干燥、热解、熔融、粘结、固化、收缩等阶段最终制成焦炭,这一过程叫高温炼焦(高温)。由高温炼焦得到的焦炭用于高炉冶炼、铸造和气化。炼焦过程中产生的经回收、净化后的既是高热值的燃料,又是重要的有机合成工业原料。 是高炉焦、铸造焦、焦和有色金属冶炼用焦的统称。由于90% 以上的冶金焦均用于,因此往往把高炉焦称为冶金焦。 铸造焦是专用与熔铁的焦炭。铸造焦是化铁炉熔铁的主要燃料。其作用是熔化并使铁水过热,支撑料柱保持其良好的透气性。因此,铸造焦应具备块度大、反应性低、气孔率小、具有足够的抗冲击破碎强度、灰分和硫分低等特点。 二、焦炭分布从我国焦炭产量分布情况看,我国炼焦企业地域分布不平衡,主要分布于华北、华东和东北地区。 三、焦炭用途焦炭主要用于高炉炼铁和用于铜、铅、锌、钛、锑、汞等有色金属的鼓风炉冶炼,起还原剂、发热剂和料柱骨架作用。炼铁高炉采用焦炭代替,为现代高炉的大型化奠定了基础,是冶金史上的一个重大里程碑。为使高炉操作达到较好的技术经济指标,冶炼用焦炭(冶金焦)必须具有适当的化学性质和物理性质,包括冶炼过程中的热态性质。焦炭除大量用于炼铁和有色金属冶炼(冶金焦)外,还用于铸造、化工、和铁合金,其质量要求有所不同。如铸造用焦,一般要求粒度大、气孔率低、高和硫分低;化工气化用焦,对强度要求不严,但要求反应性好,灰熔点较高;电石生产用焦要求尽量提高固定碳含量。 四、焦炭的物理性质 焦炭物理性质包括焦炭筛分组成、焦炭散密度、焦炭真相对密度、焦炭视相对密度、焦炭气孔率、焦炭比热容、焦炭热导率、焦炭热应力、焦炭着火温度、焦炭热膨胀系数、焦炭收缩率、焦炭电阻率和焦炭透气性等。 焦炭的物理性质与其常温机械强度和热强度及化学性质密切相关。焦炭的主要物理性质如下: 为; 视密度为cm3 ;为35-55% ; 总第186期2011年第6期 HEBEI M ETALLU R GY Total 1862011, N umber 6收稿日期:2011-03-14 作者简介:徐海云(1973-),男,工程师, 1995年毕业于河北理工学院工业分析专业,现在河北钢铁集团宣化公司计量检验中心从事钢材检验工作, E -mail :gxgzwh@126.com 金属拉伸试验屈服点影响因素分析 徐海云 (河北钢铁集团宣钢公司计量检验中心,河北宣化075100) 摘要:分析了金属拉伸试验屈服点的影响因素,诠释了屈服点选取时产生误差的原因以及应注意的事项,给出了宣钢公司操作经验供参考。关键词:拉伸;屈服点;打滑;变形;分析中图分类号:TG115.5 文献标识码:B 文章编号:1006-5008(2011)06-0012-03 ANALYSIS ABOUT INFLUENCE FACTORS TO YIELD POINT IN METAL TENSION TEST Xu Haiyun (Measure and Inspect Center ,Xuanhua Iron and Steel Company ,Hebei Iron and Steel Group ,Xuanhua ,He-bei ,075100) Abstract :It is analyzed the influence factors to yield point in metal tension test ,explained the reason for error in selecting yield point as well as keys being paid attention.Key Words :tension ;yield point ;skid ;deformation ;analysis 1前言 河北钢铁集团宣钢公司是以长材作为主打产品 面向市场的,所有产品均进行出厂检验,主要包括外观检验和物理性能检验两大部分,在物理性能检验 中又以拉伸试验为主要检测内容, 屈服强度是拉伸试验中的主要测试项, 测试的准确与否会直接影响到产品的合格与否, 也给用户判断强屈比带来影响。金属试样在受到外力作用时会产生变形。在受力的初始阶段, 变形与受到的外力基本成线性比例关系,这时若外力消失,材料的变形也将消失,恢复 原状,这一阶段通常称为弹性阶段。但当外力增大到一定程度后,变形与受到的外力将不再成线性比例关系,这时当外力消失后,材料的变形将不能完全消失, 外型尺寸将不能完全恢复到原状,这一阶段称为塑性变形阶段。钢材在使用过程中易受到各种各样的外力作用,产生变形,这种变形必须被限制在弹性范围之内,否则产品的形状将会发生永久变化,影响继续使用,严重的还会发生断裂等重大质量事故。比如像弹簧一样,在一定范围内拉伸弹簧是可以恢 复原状的, 但一旦拉伸力超出了弹簧的受力极限,弹簧就被破坏了,不可恢复到初始状态,成了报废品。 准确求取屈服点在力学性能试验中是非常重要的,在检测过程中由于受到各种因素的制约很难非常准确的求取,下面结合实际工作中遇到的问题分析影响屈服点的各个因素。2操作人员的影响 试验结果的准确程度很大程度上取决于试验人员的综合操作素质,尤其是在新的试验机不断更新换代,试验软件各厂家界面不统一的形势下。实际生产中受试验人员文化程度及操作水平的限制,在一些概念及操作上存在着一些误区,常出现如下的问题。 2.1 非比例应力与下屈服定义不作区分 虽然非比例应力与屈服都是反应材料弹性阶段 与塑性阶段的过渡状态的指标, 但两者有着本质的不同。下屈服是材料固有的性能,而非比例应力是通 过人为规定的条件计算的结果,在国标中规定它可以有不同变形量的非比例应力点, 如R p0.2,R p0.5等形式,但钢材的下屈服点只有一个。当材料存在下屈服点时是无需求取非比例应力的,只有材料没有明显的屈服点时才求取非比例应力。部分试验人员对此理解不深,以为上屈服、下屈服、非比例应力对每次试 2 1 影响焦炭反应性的因素主要有以下两个方面: 1、原料煤性质:一般中等煤化度的煤,炼制的焦炭有较低的反应性。尤其是煤料的流动度较大时,易使焦炭中生成较多的光学各向异性组织,可降低焦炭反应性。而煤料中灰分常含有碱金属和碱土金属的氧化物,它们对焦炭和二氧化碳的反应有催化作用,因此,煤料灰分高或灰分中碱金属、碱土金属含量高,均会使焦炭反应性增大。 2、炼焦工艺条件:增大装煤堆比重、提高炼焦温度、采取焖炉等措施,可使焦炭结构致密,减少气孔表面积,使焦炭反应性降低。采用干熄焦,可避免水蒸汽对焦炭表面的活化,有利于降低焦炭的反应性。 1、焦炭的冷强度与焦炭其孔径及其分布有关,而热强度则与焦炭孔壁厚度密切相关。 2、为改善焦炭反应性,根本在于多用主焦煤少用高挥发分煤,特别是少用挥发分大于37%的煤。在粘结性足够的情况下,可配入一些粘结性中等的低挥发分煤。 3、若在煤料中配入5%左右挥发分10%的延迟焦,反应性可降低10~20%,其原理是在炼焦后期有大量裂解碳产生,阻塞了部分微气孔,因而降低了反应性。基于这一原理,提高入炉煤的堆密度,提高炼焦最终温度,也有相同的效果。 影响焦炭反应性的因素主要有以下几个方面: 一、煤的性质 原料煤性质:一般中等煤化度的煤,炼制的焦炭有较低的反应性。尤其是煤料的流动度较大时,易使焦炭中生成较多的光学各向异性组织,可降低焦炭反应性。而煤料中灰分常含有碱金属和碱土金的氧化物,它们对焦炭和二氧化碳的反应有催化作用,因此,煤料灰分高或灰分中碱金属、碱土金属含量高,均会使焦炭反应性增大。 1.单种煤值挥发份过高或过低,其反应性较高。在24%左右时,焦炭的反应性最小。 2.单种煤平均最大反射率过高或过低,其反应性较高。 3.灰分对热性质影响,尤其是碱性金属氧化物的存在。 二、炼焦工艺条件: 1)、增大装煤堆比重;堆密度越高,焦炭的热反应性越低,反应后强度越高(明显)。2)、提高炼焦温度; 3)、采取焖炉等措施;一般4.3米以上焦炉结焦时间普遍长。可使焦炭结构致密,减少气孔表面积,使焦炭反应性降低。 三、熄焦方式:采用干熄焦,可避免水蒸汽对焦炭表面的活化,有利于降低焦炭的反应性。 四、备煤工艺条件 1.采用先粉弱粘煤、再配煤、在粉碎的工艺能使焦炭的热反应性下降,反应后强度提高。 2.配煤中添加轧机废油不仅可以提高煤料的堆密度,而且可以改善焦炭的冶金性能指标。 焦炭的物理性质 焦炭物理性质包括焦炭筛分组成、焦炭散密度、焦炭真相对密度、焦炭视相对密度、焦炭气孔率、焦炭比热容、焦炭热导率、焦炭热应力、焦炭着火温度、焦炭热膨胀系数、焦炭收缩率、焦炭电阻率和焦炭透气性等。 焦炭的物理性质与其常温机械强度和热强度及化学性质密切相关。焦炭的主要物理性质如下: 1. 真密度为 1.8-1.95g/cm3; 2. 视密度为 0.88-1.08g/ cm3; 3. 气孔率为 35-55%; 4. 散密度为 400-500kg/ m3; 5. 平均比热容为 0.808kj/(kg?k)(100℃),1.465kj/(kg?k)(1000℃); 6. 热导率为 2.64kj/(m?h?k)(常温),6.91kg/(m?h?k)(900℃); 7. 着火温度(空气中)为 450-650℃; 8. 干燥无灰基低热值为 30-32kj/g; 9. 比表面积为 0.6-0.8m2/g 。 焦炭的化学成分包括有机成分和无机成分两大部分。有机成分是以平面炭网为主体的类石墨化合物,其他元素氢、氧、氮和硫与炭形成的有机化合物,则存在于焦炭挥发分中,无机成分是存在于焦炭的各种无机矿物质,以焦炭灰成分表征其组成。 焦炭的化学成分主要用焦炭工业分析和焦炭元素分析来测定。(1)按焦炭元素分析,焦炭成分为:炭82%~87%,氢1%~1.5%,氧0.4%~0.7%,氮0.5%~0.7%,硫0.7%~1.0%,磷0.01%~0.25%。(2)按焦炭工业分析,其成分为:灰分10%~18%,挥发分1%~3%,固定碳80%~85%。可燃基挥发分是焦炭成熟度的重要标志,成熟焦炭的可燃基挥发分为0.7%~ 1.2%。 六、焦炭的质量指标 焦炭是高温干馏的固体产物,主要成分是碳,是具有裂纹和不规则的孔孢结构体(或孔孢多孔体)。裂纹的多少直接影响到焦炭的力度和抗碎强度,其指标一般以裂纹度(指单位体积焦炭内的裂纹长度的多少)来衡量。衡量孔孢结构的指标主要用气孔率(只焦炭气孔体积占总体积的百分数)来表示,它影响到焦炭的反应性和强度。不同用途的焦炭,对气孔率指标 第五章应力状态分析与强度理论 1、内容提要 1.应力状态的概念 1.1一点的应力状态 通过受力构件的一点的各个截面上的应力情况的集合,称为该点的应力状态。 1.2一点的应力状态的表示方法——单元体 研究受力构件内一点处的应力状态,可以围绕该点取一个无限小的正六面体,即单元体。若单元体各个面上的应力已知或已计算出,则通过该点的其他任意方位截面上的应力就可用解析法或图解法确定。 1.3主平面、主应力 单元体上切应力为零的平面称为主平面,主平面上的正应力称为主应力。 过受力构件内任一点总有三对相互垂直的主平面。相应的主应力用、、来表示,它们按代数值的大小顺序排列,即。是最大主应力,是最小主应力,它们分别是过一点的所有截面上正应力中的最大值和最小值。 1.4应力状态的分类 (1)单向应力状态,只有一个主应力不为零,另两个主应力均为零;(2)二向或平面应力状态,两个主应力不为零,另一个为零; (3)三向或空间应力状态,三个主应力都不为零。 单向应力状态又称简单应力状态,二向、三向应力状态称为复杂应力状态。 2.平面应力状态分析的解析法 在平面应力状态的单元体中,有一对平面上的应力等于零,即为主平面,其上主应力为零。可将单元体用平面图形表示,如图5-1所示。 2.1任意斜截面上的应力 当已知、、时,应用截面法,可得 (5-1) 式中,正应力以拉应力为正,压应力为负;切应力以对单元体内任意点的矩为顺时针转向为正,反之为负;为斜截面外法线与x平面外法线即x 轴间的夹角,角从x轴量起,反时针转向为正,反之为负。 2.2主应力 (5-2) 式中,和分别表示单元体上垂直于零应力面的所有截面上正应力的最大值和最小值。它们是三个主应力中的两个,而另一个主应力为零。三个 焦炭物理性质包括焦炭筛分组成、焦炭散密度、焦炭真相对密度、焦炭视相对密度、焦炭气孔率、焦炭比热容、焦炭热导率、焦炭热应力、焦炭着火温度、焦炭热膨胀系数、焦炭收缩率、焦炭电阻率和焦炭透气性等。 焦炭的物理性质与其常温机械强度和热强度及化学性质密切相关。焦炭的主要物理性质如下: 1.真密度为 1.8- 1.95g/cm3; 2.视密度为 0.88- 1.08g/ cm3; 3.气孔率为35-55%; 4.散密度为400-500kg/ m3; 5.平均比热容为 0.808kj/(kg?k)(100℃), 1.465kj/(kg?k)(1000℃); 6.热导率为 2.64kj/(m?h?k)(常温), 6.91kg/(m?h?k)(900℃); 7.着火温度(空气中)为450-650℃; 8.干燥无灰基低热值为30-32kj/g; 9.比表面积为 0.6- 0.8m2/g。 焦炭的化学成分包括有机成分和无机成分两大部分。有机成分是以平面炭网为主体的类石墨化合物,其他元素氢、氧、氮和硫与炭形成的有机化合物,则存在于焦炭挥发分中,无机成分是存在于焦炭的各种无机矿物质,以焦炭灰成分表征其组成。 焦炭的化学成分主要用焦炭工业分析和焦炭元素分析来测定。 (1)按焦炭元素分析,焦炭成分为: 炭82%~87%,氢1%~ 1.5%,氧 0.4%~ 0.7%,氮 0.5%~ 0.7%,硫 0.7%~ 1.0%,磷 0.01%~ 0.25%。 (2)按焦炭工业分析,其成分为: 灰分10%~18%,挥发分1%~3%,固定碳80%~85%。可燃基挥发分是焦炭成熟度的重要标志,成熟焦炭的可燃基挥发分为 7.1已知应力状态如图所示(单位:MPa ),试求: ⑴指定斜截面上的应力; ⑵主应力; ⑶在单元体上绘出主平面位置及主应力方向; ⑷最大切应力。 解: 100x MPa σ= 200y MPa σ= 100x MPa τ= 0 30α=- (1)cos 2sin 2211.622 x y x y x ασσσσ σατα+-= + -=sin 2cos 293.32 x y x MPa ασστατα-=+= (2)max 261.82 x y MPa σσσ+= = min 38.22x y MPa σσσ+== MPa 8.2611=σ MPa 2.382=σ 03=σ (3)13 max 130.92 MPa σστ-== 7.2扭矩m kN T ?=5.2作用在直径mm D 60=的钢轴上,试求圆轴表面上任一点与母线成ο 30=α方向上的正应变。设E=200GPa, 0.3υ=。 解:表面上任一点处切应力为: max 59P T MPa W τ= = 表面上任一点处单元体应力状态如图 30sin 251MPa στα=-=- 120sin 251MPa στα=-= () 00430301201 3.310E εσυσ-= -=? 2 στ τ 7.3用电阻应变仪测得空心钢轴表面某点与母线成ο45方向上的正应 变4 100.2-?=ε,已知转速min /120r ,G=80GPa ,试求轴所传 递的功率。 解:表面任一点处应力为 max 9550P P P T n W W τ== max 9550 P W n P τ∴= 纯剪切应力状态下,0 45斜截面上三个主应力为:1στ= 20σ= 3στ=- 由广义胡克定律 ()11311E E υ εσυστ+= -= 又()21E G υ=+Q V 2G τε∴= 代入max 9550 P W n P τ= ,得109.4P KW = 7.4图示为一钢质圆杆,直径mm D 20=,已知A 点与水平线成ο 60 方向上的正应变4 60101.4-?=ο ε,E=200GPa ,0.3υ=, 试求荷载P 。 解:0P A σ= 204D P πσ=? 斜截面上 02 060cos 4 σσσα== 2001503cos 4 σσσα== 由广义胡克定律 () 0006015060134E E υεσυσσ-= -= 将060043E εσυ = -代入2 04 D P πσ=? 解得P=36.2KN ο屈服强度
焦炭反应性及反应后强度的测定
材料力学B试题7应力状态_强度理论.docx
屈服强度概述
焦炭的品种及其指标
金属拉伸试验屈服点影响因素分析
影响焦炭反应性的因素
焦炭的物理性质
应力状态分析与强度理论
焦炭的物理性质
第7章应力状态和强度理论(答案)