石墨電極機械強度均勻性判定Ⅰ

根據石墨電極抗折強度測試數據,以威布爾模型作為理論基礎,通過計算威布爾模數值,對于石墨電極機械強度均勻性進行判定,給出了計算過程、計算方法和判定標準。
石墨電極機械強度均勻性實質上是其內部結 構均勻性的反映,質量好的石墨電極產品,不但機械強度大,而且結構也均勻。 判斷石墨電極產品結 構均勻性好壞,目前主要還是通過將產品縱向鋸開查看內部結構,這種做法不但會造成浪費,也會提高生產成本, 同時其判定的結果不能進行量化處理,只能做出定性判定。 如果采用在電極兩端使用空芯鉆頭取樣測試抗折強度的辦法也能夠判定結構均勻性好壞,不失為一種好的處理辦法,對于指定批次產品鉆取十幾到三十幾個試樣,通過測試試樣的抗折強度, 利用威布爾模型進行數據處理,根據威布爾模數,做出對于產品機械強度均勻性的定量判定,其實也就相當于對產品結構均勻性的定量判定。
石墨材料破壞類型屬于脆性斷裂,其物理破壞模型根據格里菲斯斷裂理論, 即高端裂紋擴展理論,材料破壞是由于存在結構缺陷引起的,具有脆性陶瓷材料的斷裂特征。 關于脆性材料的累積強度破壞概率方面的問題,可以采用威布爾模型進行分析,從累積強度破壞概率方面判定石墨材料機械強度均勻性的問題。 目前能夠得到的石墨電極產品機械強度有 3 種類型,即抗壓強度、抗折強度、抗拉強度,其中抗壓強度對于裂紋擴展表現不顯明,而抗折強度和抗拉強度對于裂紋擴展表現比較顯明,但是考慮到測抗拉強度加工試樣比較費事,不大可能大批量加工抗拉強度石墨標準試樣,而抗折強度試 樣加工比較容易(標準試樣尺寸:Φ10 mm×120 mm; Φ20 mm×160 mm;Φ30 mm×180 mm), 每批電極產品都能夠得到 10~30 個抗折強度測試結果,因此可以依據抗折強度測試數據利用威布爾模型來討論石墨電極機械強度均勻性方面的問題。 所以可以將每一次測試抗折強度或者抗拉強度看成是一次強度破壞實驗。
式(1)中:F(t)為累積強度破壞概率;t 為強度觀察值;t0為常數,也稱尺度參數;m 為常數,也稱形狀參數或模數。
公式中 F(t)可以根據原始強度數據個數 n 的不同,在中位秩表找到對應的中位秩作為 F(t);t 就是抗折強度或者抗拉強度的具體測試結果。
將式(1)進行微分,得到其概率密度函數:
從上式看出,只有 m 值才是威布爾模型中具有實質意義的參數。
機械強度均勻性判定
以石墨電極抗折強度測試結果(簡稱觀察值)為例。數據為2015年和2016年Φ450mm×1890mm 6FG7高功率石墨電極Ⅱ型制品抗折強度測試結果,分析此數據判定哪一年的產品機械強度更加均勻。
首先對數據(觀察值)進行排序,然后根據數據個數n查中位秩表中對應的中位秩作為累積強度破壞概率(F(t)),結果見表1。
為了方便計算形狀參數m值,將威布爾模型進行變形處理,即將威布爾模型進行變形處理。
具體變形過程如下:
即經過變形處理后得到,更多石墨電極新聞資訊聯系我們。
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