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【求助】哪位注冊了藍天CAD論壇,關于元素對鋼液相線溫度的影響知識求助 已有1人參與
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哪位注冊了藍天CAD論壇,幫我下一下里面的《元素對鋼液相線溫度的影響》,鏈接為http://bbs.cncad.net/thread-151835-1-1.html,F(xiàn)在這個論壇不可注冊了;蛘吣奈挥羞@方面的資料可以分享一下嗎?我將送大家一些金幣。謝謝 [ Last edited by yqz110 on 2010-3-23 at 15:20 ] |

銅蟲 (初入文壇)
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2002 年 12 月 鋼 鐵 研 究 學 報 JOURNAL OF IRON AND STEEL RESEARCH Vol . 14 ,No. 6 Dec. 2002 基金項目:國家 “九五” 重點科技攻關資助項目(952524202202) 作者簡介:武擁軍(19702) ,男,博士生; 收稿日期:2001205210 ; 修訂日期:2002203214 鋼 的 液 相 線 溫 度 的 計 算 武擁軍 , 姜周華 , 梁連科 , 姜茂發(fā) , 李 陽 (東北大學材料與冶金學院 , 遼寧 沈陽 110004) 摘 要:基于最新的 Fe2i 二元相圖 ,系統(tǒng)計算了鐵基合金中 20 種常見合金 元 素(含 量 為 0 %~ 21 %)對純鐵熔點的影響值 ,據(jù)此給出了新的鋼的液相線溫度計算模型及組元的溫度系數(shù) ,并以齒 輪鋼為例進行了驗證。結果表明 ,液相線溫度的計算精度進一步提高。 關鍵詞:鋼;液相線溫度;溫度系數(shù) 中圖分類號: TG142 文獻標識碼:A 文章編號:100120963 (2002) 0620006204 Calculation on Liquidus Temperature of Steel WU Yong2jun , J IANG Zhou2hua , L IANG Lian2ke , J IANG Mao2 fa , L I Yang (Northeastern University , Shenyang 110004 , China) Abstract :Based on the latest Fe2i binary phase diagram , the effect of 20 common elements with total content of 0 %221 % in iron2based alloy on the melting point of pure iron were researched. A new model for accurately calculating steel liquidus temperature was built , and the new temperature coefficients of el2 ement were given. Taken 20CrMnTi and 18Cr2Ni4WA as samples , the calculated value was certified. The results showed that the calculation accuracy of the liquidus temperature was further improved. K ey words :steel ;liquidus temperature ;temperature coefficient 鋼的液相線溫度是一個十分重要的工藝參數(shù) , 是連鑄生產中確定澆注溫度的基礎。它取決于鋼水 中所含元素的種類、 含量及其交互作用等許多復雜 因素 ,因此 ,要準確地計算鋼的液相線溫度比較困 難。計算鋼的液相線溫度的關鍵是確定鐵基合金中 所含各種元素對純鐵熔點產生影響的溫度系數(shù)[1 ] 。 這一溫度系數(shù)被定義為鐵基合金中元素 i 的質量分 數(shù)為 1 %時所帶來的純鐵熔點的變化(降低或升高) 值 ,通常以Δt (1 %) i 表示。本文作者首先精確地確定 出這一溫度系數(shù) ,然后在此基礎上進一步計算出鋼 的液相線溫度。 1 傳統(tǒng)計算方法及其缺點 1. 1 傳統(tǒng)的計算模型 傳統(tǒng)的鋼液相線溫度的計算模型均以 Fe2i 二元 相圖為基礎(i 為溶入鐵中的元素) ,在其液相線上查 出組元 i 的質量分數(shù)為 1 %時純鐵熔點的變化值 Δt (1 %) i ,即組元i 的溫度系數(shù);再根據(jù)鋼中組元 i 的 質量分數(shù)值ω(i) ,用線性加和法計算出其液相線溫 度。 常用的計算模型[2 ] 為: t1 = MFe -Σ Δt (1 %) i · ω(i) - 6 (1) 式中 t1 — — — 鋼的液相線溫度 , ℃; MFe — — — 純鐵的熔點(一般取 1 535~1 539) , ℃; Δt (1 %) i — — — 溫度系數(shù); ω(i) — — — 鋼液中組元i 的實際質量分數(shù) , %; i — — —C、 Si、 Mn、 P、 S、 Al、 Cr 等元素; 6 — — — 鋼中氮、 氫和氧等氣體對純鐵熔點綜合 影響的溫度系數(shù) , ℃。 文獻[ 3 ]和[ 4 ]給出的溫度系數(shù)值Δt (1 %) i 見表 — 6 —1。由表 1 可見 ,對于同一種元素 ,不同文獻報道的 溫度系數(shù)差異很大(主要是由于計算方法的精度不 同造成的) ,這將導致液相線溫度的計算結果也相差 甚遠。 還有資料專門研究了溶于鐵中的不同濃度的碳 對純鐵熔點產生的影響[5 ] ,結果如表 2 所示。 表 1 溶入鐵中元素對其熔點影響的溫度系數(shù)值 T able 1 Temperature coeff icients of elements influencing melting point of pure iron 參考文獻 元素 C Si Mn P S Al Cr V Ti Sn Co Mo B [3 ] 溶解度P% Δt (1 %) i P℃ 濃度P% 65 < 1. 0 70 1. 0 75 2. 0 5. 41 80 2. 5 85 3. 0 90 3. 5 100 4. 0 18. 5 8 ≤0. 3 無限 5 ≤15 2. 8 30 ≤0. 7 0. 18 25 ≤0. 08 35. 0 3 ≤1 無限 1. 5 ≤18 [4 ] Δt (1 %) i P℃ 濃度P% 70 < 1. 0 75 1. 0 80 2. 0 85 2. 5 90 3. 0 2 < 1. 0 18 < 0. 03 10 1. 5 < 0. 3 2 90 表 2 碳對純鐵熔點的影響 T able 2 Effect of carbon in iron on its melting point 碳 含 量P% 0. 0 0. 1 0. 2 0. 3 0. 4 0. 5 0. 6 0. 7 0. 8 0. 9 1. 0 1. 5 2. 0 2. 5 3. 0 3. 5 4. 0 4. 4 熔點P℃ 1 535 1 514 1 503 1 494 1 486 1 480 1 477 1 474 1 469 1 459 1 458 1 422 1 382 1 341 1 290 1 232 1 170 1 190 用上述方法計算鋼的液相線溫度的主要特點 是 ,不論鋼液中諸元素的質量分數(shù)是大于 1 %或小 于 1 % ,均以 1 %時的溫度系數(shù)進行線性加和處理 , 這必然會導致很大的誤差。從 Fe2i 二元相圖可看 出 ,許多元素與鐵構成的液相線是曲線 ,不屬于線性 關系。尤其當濃度大于1 %時更為明顯。僅以 Fe2Si 二元相圖為例 ,不同質量分數(shù)的硅對鐵熔點影響的 溫度系數(shù)Δt ωs(Si) Si 值如下:硅質量分 數(shù) 分 別 為 1 % , 2 % ,3 % ,4 % ,5 %時 , 相 對 應 的Δt ωs(Si) Si 為 - 10 , - 20 , - 36 , - 56 , - 76。由此可以看出 ,不同質量分 數(shù)的硅對鐵熔點的影響顯然不是線性關系。實踐表 明 ,用這種方法計算出的鋼液相線溫度的誤差為( - 6~ + 16) ℃。 1. 2 經驗公式 現(xiàn)場生產中應用較廣的另一種計算鋼液相線溫 度的方法即所謂的經驗公式。 適合于一般鋼種的通用計算式[6 ] 為: t1 = 1 539 - {70ω[C] + 8ω[ Si ] + 5ω[Mn] + 30ω[ P] + 25ω[ S] +ω[Cu] + 4ω[Ni ] + 1. 5ω[Cr ] } (2) 式中 1 539 — — — 純鐵的熔點 , ℃; 數(shù)字 — — — 對應元素的溫度系數(shù)Δt (1 %) i 值; ω[C] — — — 鋼液中碳的質量分數(shù) ,其余類推。 該式計算精度為( - 15~ + 5) ℃。 用于碳素鋼的計算式[7 ] 為: t1 = 1 536 - {78ω[C] + 7. 6ω[ Si ] + 4. 9ω[Mn] + 34. 4ω[ P] + 33ω[ S] + 4. 7ω[Cu] + 3. 1ω[Ni ] + 1. 3ω[Cr ] + 3. 6ω[Al ] } (3) 式(3)的計算精度為 4 ℃。 用于特殊鋼的計算式[8 ] 為: t1 = 1 536 - {0. 1 + 83. 9ω[C] + 10ω2 [C] + 12. 6ω[ Si ] + 5. 4ω[Mn] + 4. 6ω[Cu] + 5. 1ω[Ni ] + 1. 5ω[Cr ] - 33ω[Mo ] - 30ω[ P] - 37ω[ S] - 9. 5ω[Nb] } (4) 式(4) 亦稱為回歸式 ,作者認為其計算精度良 好。 用這些經驗公式計算鋼的液相線溫度時 ,沒有 考慮式中未包含的其它元素對純鐵熔點的影響 ,因 而計算結果同樣顯得粗糙。 1. 3 傳統(tǒng)計算方法的缺點 上述介紹的兩種計算鋼液相線溫度的方法在實 踐中均得到了應用。但是 ,由于計算精度不高 ,結果 誤差較大 ,已不能滿足連鑄澆注所要求的較小的溫 度波動范圍以及日益提高的產品質量標準。 2 新計算模型的建立 2. 1 溫度系數(shù)的計算 首先,考慮到各種鋼中常見元素有:Mo、 Nb、 Ni、 Os、 Al、 B、 Be、 C、 Co、 Cr、 Cu、 P、 S、 Sb、 Si、 Sn、 Ti、 V、 W 和 Mn等20 種 ,據(jù)此查閱了20 幅最新的 Fe2i 二元相 — 7 — 第 6 期 武擁軍等:鋼的液相線溫度的計算 12 月圖[9 ] 的液相線結構 ,采用割線法系統(tǒng)地計算了在各 組元含 量 小 于 1 %(包 括 0. 9 %、 0. 8 %、 0. 7 %、 0. 6 %、 0. 5 %、 0. 4 %、 0. 3 %、 0. 2 %和 0. 1 %等) 、 等于及大于 1 %(包括2 %、 3 %、 4 %、 5 %、 6 %、 7 %、 8 %、 9 %、 10 %、 15 %和 21 %等)這一很寬的 質量分數(shù)(稱之為 “研究質量分數(shù)ωs(i) ” )范圍內 ,組 元i 對純鐵熔點的影響(降低或升高)值Δt ωs(i) i ,然后 根據(jù)式(5)將其轉化為 1 %的組元i 對鐵熔點影響的 溫度系數(shù)Δt (1 %) i ,即: Δt (1 %) i =Δt ωs(i) i P ωs(i) (5) 式中 Δt ωs(i) i — — — 鋼中組元i 的質量分數(shù)為ωs(i)時使 純鐵熔點的變化(降低或升高)值。 在此不再贅述計算過程 ,表 3 給出部分元素在 不同濃度區(qū)間內溫度系數(shù)的計算結果。 2. 2 新模型的建立 根據(jù)上述溫度系數(shù)的計算結果,當純鐵熔點取 自本文計算所查閱的 Fe2i 二元相圖中的值 ,即 1 536 ℃ 時 ,鋼的液相線溫度新的計算模型[10 ] 便可寫為: t1 = 1 536 -Σ Δt (1 %) i · ω(i) - 6 (6) 用式(6)計算時 ,盡量選取與元素質量分數(shù)ω(i) 接近的研究質量分數(shù)ωs(i) 下的Δt (1 %) i 值 ,這樣可保 證計算精度。 雖然這一新的計算模型在形式上與原模型基本 相同 ,但由于其溫度系數(shù)的獲取是基于最新的相圖 數(shù)據(jù) ,而且考慮的元素種類齊全 ,劃分的成分范圍 窄 ,并采用割線法消除了累積誤差 ,因而與傳統(tǒng)的計 算方法有本質的差別 ,可使其計算精度進一步提高 , 適用范圍更廣。 3 新模型計算精度的驗證 3. 1 與實測值的對比 將Κ α з αч к о бЕА等[11 ] 提供的9 個鋼種的化學組 成和液相線溫度實測值 t1 (實測) 與利用新模型[公式 (6) ]計算得到的液相線溫度值 t1 (計算)進行了比較 ,其 結果列于表 4。 由表 4 可以看出 ,在以實測值為基準時 , 新模型 表 3 不同濃度下鐵中部分元素對其熔點影響的溫度系數(shù)值 T able 3 Temperature coeff icients of elements with di fferent contents for melting point of pure iron ωs(i)P% 5. 0 3. 0 1. 0 0. 8 0. 6 0. 4 0. 2 Al C Cr P Si 1. 7 - 1. 0 - 18. 7 0. 0 - 78. 7 - 1. 0 - - 12. 0 0. 0 - 76. 0 - 1. 0 - 31. 0 - 10. 0 0. 0 - 78. 9 - 1. 0 - 32. 5 - 10. 0 0. 0 - 80. 0 - 1. 0 - 35. 0 - 10. 0 0. 0 - 70. 0 - 1. 0 - 40. 0 - 10. 0 0. 0 - 65. 0 - 1. 0 - 55. 0 - 10. 0 表 4 液相線溫度的實測值與計算值的比較 T able 4 Comparison between calculated and practical values of steel l iquidus temperature 序號 鋼種 化學組成P% 液相線溫度P℃ C Mn Si Cr Ni S P 實測值 計算值 偏差值1) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CT3 35 40x 40P 45 50 30xΓCA 60C2 58п п 0. 19 0. 38 0. 42 0. 43 0. 47 0. 54 0. 31 0. 59 0. 59 0. 45 0. 65 0. 63 0. 58 0. 69 0. 92 1. 00 0. 84 0. 16 0. 20 0. 24 0. 25 0. 32 0. 31 0. 26 1. 10 1. 92 0. 23 0. 08 0. 14 0. 95 0. 07 0. 08 0. 09 0. 95 0. 17 0. 08 0. 12 0. 07 0. 09 0. 10 0. 06 0. 12 0. 11 0. 08 0. 10 0. 030 0. 028 0. 025 0. 031 0. 021 0. 025 0. 018 0. 023 0. 020 0. 021 0. 014 0. 015 0. 027 0. 017 0. 017 0. 014 0. 015 0. 014 1 508 1 490 1 486 1 488 1 485 1 479 1 484 1 451 1 480 1 510 1 494 1 490 1 491 1 483 1 476 1 486 1 455 1 478 - 2 - 4 - 4 - 3 + 2 + 3 - 2 - 4 + 2 1)偏差值= t 1 (實測) - t 1 (計算) 。 — 8 — 2002 年 鋼 鐵 研 究 學 報 第 14 卷的計算準確度為:最大負偏差 - 4 ℃, 最 大 正 偏 差 + 2 ℃。可見新模型比傳統(tǒng)方法的計算精度高。 3. 2 現(xiàn)場應用結果 撫順鋼廠生產的兩種牌號的齒輪鋼 20CrMnTi (普通)和 18Cr2Ni4WA (優(yōu)質)的化學組成(質量分 數(shù))列于表 5。采用新的模型計算出的鋼的液相線溫 度值和實測值(由北京科技大學高溫差熱分析測試 中心提供)及其兩者的偏差值一并列于表 5。 用新模型計算出的鋼的液相線溫度來修正連鑄 中間包開澆溫度 ,使鑄坯質量明顯提高。 表 5 20CrMnTi和 18Cr2Ni4WA鋼的化學組成及其液相線溫度 T able 5 Composition and l iquidus temperature of 20CrMnTi and 18Cr2Ni4WA 鋼種 化學組成P% 液相線溫度P℃ C Mn Si Cr Ni S P 實測值 計算值 偏差值 20CrMnTi 18Cr2Ni4WA 0. 19 0. 16 0. 93 0. 45 0. 29 0. 27 1. 20 1. 36 0. 06 4. 20 0. 026 ≤0. 03 0. 017 ≤0. 035 1 502 1 487 1 503 1 491 - 1 - 4 4 結 論 利用最新的二元相圖和割線法 ,全面計算了鐵 基合金中所含各元素影響液相線溫度值的溫度系 數(shù) ,并在此基礎上建立了計算液相線溫度的新模型: t1 = 1 536 -Σ Δt (1 %) i · ω(i) - 6 用該模型計算出的溫度系數(shù)更精確地反映了鐵 基合金中各元素對液相線溫度的影響 ,所以計算精 度更高 ,適用性更強。 參考文獻: [ 1 ] 武擁軍. 鋼的液相線溫度預報技術研究[D] . 沈陽: 東北大學, 1999. [ 2 ] 戴云閣. 現(xiàn)代轉爐煉鋼[M] . 沈陽: 東北大學出版社,1998. [ 3 ] 李傳薪. 鋼鐵廠設計原理[M] . 北京: 冶金工業(yè)出版社,1995. [ 4 ] 陳家祥. 連續(xù)鑄鋼手冊[M] . 北京: 冶金工業(yè)出版社,1991. [ 5 ] 宋文林. 電弧爐煉鋼[M] . 北京: 冶金工業(yè)出版社,1995. [ 6 ] 鄭沛然. 連續(xù)鑄鋼工藝及設備[M] . 北京: 冶金工業(yè)出版社, 1990. [ 7 ] 蔡開科. 連續(xù)鑄鋼[M] . 北京: 冶金工業(yè)出版社,1986. [ 8 ] 鐵鋼基礎共同研究會部. 鐵鋼 の凝固[M] . 東京: 鐵鋼基礎共 同研究會部,1977. [ 9 ] Spencer Ph , Kubaschewski O Arch [M] . Eisenhuttenwes :1978. [ 10 ] 姜周華, 武擁軍, 梁連科, 等. 齒輪鋼液相線溫度預報技術研 究[J ] . 東北大學學報(自然科學版) ,2000 ,21 (1) :76279. [ 11 ] Κ α з αч к о бЕА, М αк у р о вСЛ . И з м е н е н и еЭ н т а л ь п и и Н е к о т о р ы хС т а л е йп р иВ ы с о к и х т е м п е р а т у р а х[J ] . И з в е с т и яВ ы с ш н хУ ч е б н ы хЗ а в е д е н и й . Ч е р н а я М е т а л л у р г и я ,1978 , (1) :67269. — 9 — 第 6 期 武擁軍等:鋼的液相線溫度的計算 12 月 |


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