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【求助】哪位注册了蓝天CAD论坛，关于元素对钢液相线温度的影响知识求助 已有1人参与
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哪位注册了蓝天CAD论坛，帮我下一下里面的《元素对钢液相线温度的影响》，链接为http://bbs.cncad.net/thread-151835-1-1.html。现在这个论坛不可注册了。或者哪位有这方面的资料可以分享一下吗？我将送大家一些金币。谢谢 [ Last edited by yqz110 on 2010-3-23 at 15:20 ] |
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tufeide
铜虫 (初入文坛)
- 应助: 0 (幼儿园)
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我这有，不知都怎么发给你，搞个txt版的！！
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zigo(金币+1):问题的回答一定要确切，但是还是鼓励交流！ 2010-03-31 19:44
yqz110(金币+10): 2010-06-29 23:49:07
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yqz110(金币+10): 2010-06-29 23:49:07
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2002 年 12 月 钢 铁 研 究 学 报 JOURNAL OF IRON AND STEEL RESEARCH Vol . 14 ,No. 6 Dec. 2002 基金项目:国家 “九五” 重点科技攻关资助项目(952524202202) 作者简介:武拥军(19702) ,男,博士生; 收稿日期:2001205210 ; 修订日期:2002203214 钢 的 液 相 线 温 度 的 计 算 武拥军 , 姜周华 , 梁连科 , 姜茂发 , 李 阳 (东北大学材料与冶金学院 , 辽宁 沈阳 110004) 摘 要:基于最新的 Fe2i 二元相图 ,系统计算了铁基合金中 20 种常见合金 元 素(含 量 为 0 %～ 21 %)对纯铁熔点的影响值 ,据此给出了新的钢的液相线温度计算模型及组元的温度系数 ,并以齿 轮钢为例进行了验证。结果表明 ,液相线温度的计算精度进一步提高。 关键词:钢;液相线温度;温度系数 中图分类号: TG142 文献标识码:A 文章编号: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 钢的液相线温度是一个十分重要的工艺参数 , 是连铸生产中确定浇注温度的基础。它取决于钢水 中所含元素的种类、 含量及其交互作用等许多复杂 因素 ,因此 ,要准确地计算钢的液相线温度比较困 难。计算钢的液相线温度的关键是确定铁基合金中 所含各种元素对纯铁熔点产生影响的温度系数[1 ] 。 这一温度系数被定义为铁基合金中元素 i 的质量分 数为 1 %时所带来的纯铁熔点的变化(降低或升高) 值 ,通常以Δt (1 %) i 表示。本文作者首先精确地确定 出这一温度系数 ,然后在此基础上进一步计算出钢 的液相线温度。 1 传统计算方法及其缺点 1. 1 传统的计算模型 传统的钢液相线温度的计算模型均以 Fe2i 二元 相图为基础(i 为溶入铁中的元素) ,在其液相线上查 出组元 i 的质量分数为 1 %时纯铁熔点的变化值 Δt (1 %) i ,即组元i 的温度系数;再根据钢中组元 i 的 质量分数值ω(i) ,用线性加和法计算出其液相线温 度。 常用的计算模型[2 ] 为: t1 = MFe -Σ Δt (1 %) i · ω(i) - 6 (1) 式中 t1 — — — 钢的液相线温度 , ℃; MFe — — — 纯铁的熔点(一般取 1 535～1 539) , ℃; Δt (1 %) i — — — 温度系数; ω(i) — — — 钢液中组元i 的实际质量分数 , %; i — — —C、 Si、 Mn、 P、 S、 Al、 Cr 等元素; 6 — — — 钢中氮、 氢和氧等气体对纯铁熔点综合 影响的温度系数 , ℃。 文献[ 3 ]和[ 4 ]给出的温度系数值Δt (1 %) i 见表 — 6 —1。由表 1 可见 ,对于同一种元素 ,不同文献报道的 温度系数差异很大(主要是由于计算方法的精度不 同造成的) ,这将导致液相线温度的计算结果也相差 甚远。 还有资料专门研究了溶于铁中的不同浓度的碳 对纯铁熔点产生的影响[5 ] ,结果如表 2 所示。 表 1 溶入铁中元素对其熔点影响的温度系数值 T able 1 Temperature coeff icients of elements influencing melting point of pure iron 参考文献 元素 C Si Mn P S Al Cr V Ti Sn Co Mo B [3 ] 溶解度P% Δt (1 %) i P℃ 浓度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 无限 5 ≤15 2. 8 30 ≤0. 7 0. 18 25 ≤0. 08 35. 0 3 ≤1 无限 1. 5 ≤18 [4 ] Δt (1 %) i P℃ 浓度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 碳对纯铁熔点的影响 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 熔点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 用上述方法计算钢的液相线温度的主要特点 是 ,不论钢液中诸元素的质量分数是大于 1 %或小 于 1 % ,均以 1 %时的温度系数进行线性加和处理 , 这必然会导致很大的误差。从 Fe2i 二元相图可看 出 ,许多元素与铁构成的液相线是曲线 ,不属于线性 关系。尤其当浓度大于1 %时更为明显。仅以 Fe2Si 二元相图为例 ,不同质量分数的硅对铁熔点影响的 温度系数Δt ωs(Si) Si 值如下:硅质量分 数 分 别 为 1 % , 2 % ,3 % ,4 % ,5 %时 , 相 对 应 的Δt ωs(Si) Si 为 - 10 , - 20 , - 36 , - 56 , - 76。由此可以看出 ,不同质量分 数的硅对铁熔点的影响显然不是线性关系。实践表 明 ,用这种方法计算出的钢液相线温度的误差为( - 6～ + 16) ℃。 1. 2 经验公式 现场生产中应用较广的另一种计算钢液相线温 度的方法即所谓的经验公式。 适合于一般钢种的通用计算式[6 ] 为: 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 — — — 纯铁的熔点 , ℃; 数字 — — — 对应元素的温度系数Δt (1 %) i 值; ω[C] — — — 钢液中碳的质量分数 ,其余类推。 该式计算精度为( - 15～ + 5) ℃。 用于碳素钢的计算式[7 ] 为: 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)的计算精度为 4 ℃。 用于特殊钢的计算式[8 ] 为: 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) 亦称为回归式 ,作者认为其计算精度良 好。 用这些经验公式计算钢的液相线温度时 ,没有 考虑式中未包含的其它元素对纯铁熔点的影响 ,因 而计算结果同样显得粗糙。 1. 3 传统计算方法的缺点 上述介绍的两种计算钢液相线温度的方法在实 践中均得到了应用。但是 ,由于计算精度不高 ,结果 误差较大 ,已不能满足连铸浇注所要求的较小的温 度波动范围以及日益提高的产品质量标准。 2 新计算模型的建立 2. 1 温度系数的计算 首先,考虑到各种钢中常见元素有:Mo、 Nb、 Ni、 Os、 Al、 B、 Be、 C、 Co、 Cr、 Cu、 P、 S、 Sb、 Si、 Sn、 Ti、 V、 W 和 Mn等20 种 ,据此查阅了20 幅最新的 Fe2i 二元相 — 7 — 第 6 期 武拥军等:钢的液相线温度的计算 12 月图[9 ] 的液相线结构 ,采用割线法系统地计算了在各 组元含 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)这一很宽的 质量分数(称之为 “研究质量分数ωs(i) ” )范围内 ,组 元i 对纯铁熔点的影响(降低或升高)值Δt ωs(i) i ,然后 根据式(5)将其转化为 1 %的组元i 对铁熔点影响的 温度系数Δt (1 %) i ,即: Δt (1 %) i =Δt ωs(i) i P ωs(i) (5) 式中 Δt ωs(i) i — — — 钢中组元i 的质量分数为ωs(i)时使 纯铁熔点的变化(降低或升高)值。 在此不再赘述计算过程 ,表 3 给出部分元素在 不同浓度区间内温度系数的计算结果。 2. 2 新模型的建立 根据上述温度系数的计算结果,当纯铁熔点取 自本文计算所查阅的 Fe2i 二元相图中的值 ,即 1 536 ℃ 时 ,钢的液相线温度新的计算模型[10 ] 便可写为: t1 = 1 536 -Σ Δt (1 %) i · ω(i) - 6 (6) 用式(6)计算时 ,尽量选取与元素质量分数ω(i) 接近的研究质量分数ωs(i) 下的Δt (1 %) i 值 ,这样可保 证计算精度。 虽然这一新的计算模型在形式上与原模型基本 相同 ,但由于其温度系数的获取是基于最新的相图 数据 ,而且考虑的元素种类齐全 ,划分的成分范围 窄 ,并采用割线法消除了累积误差 ,因而与传统的计 算方法有本质的差别 ,可使其计算精度进一步提高 , 适用范围更广。 3 新模型计算精度的验证 3. 1 与实测值的对比 将Κ α з αч к о бЕА等[11 ] 提供的9 个钢种的化学组 成和液相线温度实测值 t1 (实测) 与利用新模型[公式 (6) ]计算得到的液相线温度值 t1 (计算)进行了比较 ,其 结果列于表 4。 由表 4 可以看出 ,在以实测值为基准时 , 新模型 表 3 不同浓度下铁中部分元素对其熔点影响的温度系数值 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 液相线温度的实测值与计算值的比较 T able 4 Comparison between calculated and practical values of steel l iquidus temperature 序号 钢种 化学组成P% 液相线温度P℃ C Mn Si Cr Ni S P 实测值 计算值 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 (实测) - t 1 (计算) 。 — 8 — 2002 年 钢 铁 研 究 学 报 第 14 卷的计算准确度为:最大负偏差 - 4 ℃, 最 大 正 偏 差 + 2 ℃。可见新模型比传统方法的计算精度高。 3. 2 现场应用结果 抚顺钢厂生产的两种牌号的齿轮钢 20CrMnTi (普通)和 18Cr2Ni4WA (优质)的化学组成(质量分 数)列于表 5。采用新的模型计算出的钢的液相线温 度值和实测值(由北京科技大学高温差热分析测试 中心提供)及其两者的偏差值一并列于表 5。 用新模型计算出的钢的液相线温度来修正连铸 中间包开浇温度 ,使铸坯质量明显提高。 表 5 20CrMnTi和 18Cr2Ni4WA钢的化学组成及其液相线温度 T able 5 Composition and l iquidus temperature of 20CrMnTi and 18Cr2Ni4WA 钢种 化学组成P% 液相线温度P℃ C Mn Si Cr Ni S P 实测值 计算值 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 结 论 利用最新的二元相图和割线法 ,全面计算了铁 基合金中所含各元素影响液相线温度值的温度系 数 ,并在此基础上建立了计算液相线温度的新模型: t1 = 1 536 -Σ Δt (1 %) i · ω(i) - 6 用该模型计算出的温度系数更精确地反映了铁 基合金中各元素对液相线温度的影响 ,所以计算精 度更高 ,适用性更强。 参考文献: [ 1 ] 武拥军. 钢的液相线温度预报技术研究[D] . 沈阳: 东北大学, 1999. [ 2 ] 戴云阁. 现代转炉炼钢[M] . 沈阳: 东北大学出版社,1998. [ 3 ] 李传薪. 钢铁厂设计原理[M] . 北京: 冶金工业出版社,1995. [ 4 ] 陈家祥. 连续铸钢手册[M] . 北京: 冶金工业出版社,1991. [ 5 ] 宋文林. 电弧炉炼钢[M] . 北京: 冶金工业出版社,1995. [ 6 ] 郑沛然. 连续铸钢工艺及设备[M] . 北京: 冶金工业出版社, 1990. [ 7 ] 蔡开科. 连续铸钢[M] . 北京: 冶金工业出版社,1986. [ 8 ] 铁钢基础共同研究会部. 铁钢 の凝固[M] . 东京: 铁钢基础共 同研究会部,1977. [ 9 ] Spencer Ph , Kubaschewski O Arch [M] . Eisenhuttenwes :1978. [ 10 ] 姜周华, 武拥军, 梁连科, 等. 齿轮钢液相线温度预报技术研 究[J ] . 东北大学学报(自然科学版) ,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 武拥军等:钢的液相线温度的计算 12 月 |
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