第34卷第3期鋼搖鐵搖釩搖鈦Vol.34,No.32013年6月搖搖搖搖搖搖搖搖搖搖搖IRONSTEEL搖搖搖搖搖搖搖搖搖搖搖搖不同碳化物導熱系數隨氣溫變化規律的研究蒙玉勇,王建軍,周搖俐,王向紅(四川工業學院冶金與資源大學,江蘇南京)#摘搖要:為了系統了解不同碳化物導熱系數隨氣溫變化規律,采用閃射法測出08A、35K、45、GCr15四種鋼在28~1060益區間的導熱系數,通過繪圖剖析總結其規律。結果表明,不同碳化物在同一氣溫下導熱系數不同,常溫下,高不銹鋼的導熱系數值高于低碳鋼,說明碳濃度影響導熱系數值。同一碳化物不同水溫下導熱系數不同。所有碳化物的導熱系數在相變點(700~800益)之前都隨氣溫的下降而減少,相變點以后隨氣溫的下降而下降。關鍵詞:碳化物;導熱系數;熱擴散系數;氣溫中圖分類號:TG113.22搖搖文獻標志碼:A搖搖文章編號:1004-7638(2013)03-0097-04DOI:10.7513/j.issn.1004-7638.2013.03.onandinKindsof,Wang,ZhouLi,Wang(ofand,Anhuiof,Ma憶,Anhui,China):ra鄄turein,#5益to1060益.,,35K,45andbethathaveatthesame,andat,ty鄄鄄,whichthe鄄hasanontheof;tures.kindsofsteelwiththeofbelowphase(700~800益),andthenwiththeabove.Keywords:steelgrade,,,氣溫的變化規律是必要的。
然而目前關于不同碳化物0搖前言在不同水溫下導熱系數變化規律的文獻甚少,致使搖搖在板坯過程中,鋼的導熱系數對確定相應的工好多工藝參數只能借助經驗來確定。藝參數,如二冷比水量等有重要的影響,非常是在連基于以上緣由,筆者探求了不同碳化物以及同種鑄數值模擬過程中,鋼在不同水溫下的導熱系數是鋼不同水溫下的導熱系數變化,希望得到相應的變必須曉得的重要物性參數之一;另外在熱處理過程化規律,為板坯二熱水配置、輕壓下等技術提供理論中了解相應材料的熱物性參數,非常是導熱系數開朗數據支持。搖搖收稿日期:2012-11-02作者簡介:蒙玉勇(1986—),男,漢族,江蘇華亭人,碩士研究生,主要從事冶煉脫氧及鋼水板坯的研究。·98·搖搖搖搖搖搖搖搖搖搖搖搖搖鋼鐵釩鈦搖搖搖搖搖搖搖搖搖搖搖搖搖2013年第34卷搖搖搖由于直接檢測導熱系數,檢測設備、試樣制備比復性。本試驗采用激光閃光法來檢測不同坯料的較復雜,所以本試驗先檢測坯料的熱擴散系數,再通導熱系數。過激光導熱系數測溫儀輸入已查出或推出的比熱及1搖試驗材料與方式相應公式進行估算。
到目前為止,檢測熱擴散系數時,使用最流1.1搖試驗材料行和最普遍的儀器是激光閃光儀。在世界范圍依照碳化物的含碳量、性質、用途選擇幾種代表不內,對熱擴散系數的檢測中恐怕超過80%使用同類別的碳化物進行研究,為了得到普遍性規律。本#到這些瞬時技術。與導熱系數的直接檢測相比試驗選擇了08A、35K、45、GCr15四種鋼,對其導熱較,后者的優勢在于試樣制備簡單、試樣規格系數進行了檢測。各碳化物的主要物理成份如表1小、適用于開闊的擴散率范圍以及高精確性和重所示。表1搖不同碳化物的主要物理成份Table1搖Theofkindsofsteel%碳化物08A0.05~0.12臆0.030.20~0.50臆0.035臆0.0350.02~0.0735K0.35~0.500.17~0.370.50~0.80臆0.035臆0.035臆0.25臆0.25臆0.2545#0.42~0.500.17~0.370.50~0.80臆0.035臆0.035臆0.25臆0.25臆0.25GCr150.90~1.050.15~0.350.25~0.45臆0.225臆0.0251.40~1.66臆0.25臆0.301.2搖試驗方式及原理應氣溫下的比熱才能測出熱擴散系數和導熱系數。
測定導熱系數時,常用的方式之一是依據熱擴散試驗儀器:激光導熱系數測溫儀(),包系數(a)、比熱(C)、密度(籽)與導熱系數之間的關系括:檢測部份,濕度控制器,計算機系統,循環恒溫水p得到的。通過激光導熱系數測溫儀檢測在設定氣溫浴,激光能源單元,電源單元。T(恒溫條件)下,由激光源(或閃光氙氣)在頓時發射1.3搖試樣制備及儀器操作一束光脈沖,均勻照射在樣品下表面,使其表層吸收用線切割及機床將四種鋼的線材或坯料加工成光能后氣溫瞬時下降比熱容公式溫度的關系,并作為熱端將能量以一維熱傳半徑12.7mm左右,長度2.5mm左右的小圓錐體,導形式向冷端(上表面)傳播。使用紅外測量器連續分別用60、200、600、1000目的砂紙打磨試樣兩面,[1]使試樣光滑,干燥保存。檢測上表面中心部位的相應升溫過程,即閃光法,得到熱擴散系數。按照已知的密度和相應氣溫下的試驗時先打開恒溫水浴半小時,之后掏出試樣比熱通過式(1)來估算導熱系數:噴碳處理后加入激光導熱系數測溫儀()爐姿(T)=a(T)·籽(T)·C(T)(1)內,分兩次做完四個試樣,第一次放入08A和35KP熱擴散系數檢測方式如下:試樣,在計算機系統中設定好試樣名稱,試樣鍍層,首先通過激光脈沖對圓錐體試樣的前表面進行對應碳化物密度,輸入比熱,輸入須要檢測氣溫范圍均勻加熱,檢測試樣反面氣溫的下降,之后對氣溫/28~1060益(LFA457上限氣溫為1100益)等。
時間進行物理剖析。試驗程序設定好以后,給爐體內加入液氮(液氮冷熱擴散系數a通過式(2)估算:卻,激光高溫下測溫確切度高),按開始檢測,試驗a=0郾1388d2/t0郾5(2)開始,大概12h后,試驗結束,打開剖析軟件進行分#式中搖d—試樣的長度,mm;析,導入數據。第二次放入45和GCr15重復第一t—試樣頭部體溫下降50%所需時間,s。次操作,得到數據。0.5上述檢測采用更為精確的方式(直接、快速地2搖試驗數據檢測時間以及對應的氣溫下降),代替了對復雜的#熱物性參數(如絕對的氣溫下降或熱量)的檢測。搖搖08A、35K、45、GCr15四種碳化物對應的密度、試這些方式檢測時試樣幾何結構簡單、尺寸小、易于加樣的實際規格如表2所示。試驗過程中向爐體內通工、測速快、設備使用便捷。只要查出碳化物密度和相入高純氬保護,確保試驗過程中試樣不發霉,提升試搖第3期搖搖搖搖搖搖搖搖搖搖搖搖搖搖搖搖搖搖搖搖搖搖搖搖蒙玉勇,等:不同碳化物導熱系數隨氣溫變化規律的研究·99·#驗數據的確切率,減少偏差。
具體操作見1.3試樣表5搖45的熱物性參數制備及儀器操作,得到相應氣溫下的比熱、導熱系搖of45#數、熱擴散系數如表3~6(每位氣溫段有三組數值,氣溫/益熱擴散系數/導熱系數/比熱/2-1-1-1(mm·s)[W·(m·K)][J·(g·K)]表中顯示的是各氣溫段的平均數值)所示。2813.88150.2150..79946.4100.477表2搖四種鋼試樣的試驗參數20011.51443.9330.搖Theof.19840.2300.steel搖搖搖搖4008.70735.7390.540密度/保護氣流量/試樣平均試樣平均5007.37131.2080.557碳化物-3-1半徑/mm長度/.06527.0190.586(kg·m)(mL·min)08A7.6402..12219.4330..6972..32716.5100.65345#7.7002..34517.5220.689.6723..79715.2710..15528.0490..20527.9610.703表3搖08A的熱物性參數9005.52629.5220.搖.91431.2380.695熱擴散系數/導熱系數/比熱/10605.94631.1800.690氣溫/益2-1-1-1](mm·s)[W·(m·K)][J·(g·K)2817.60766.9400..94860.6880.486表6搖GCr15的熱物性參數20013.72953.9680.搖of.71947.7490.519熱擴散系數/導熱系數/比熱/水溫/益4009.78841.3890.5402-1-1-1](mm·s)[W·(m·K)][J·(g·K)5008.02135.2400..83346.6470..42229.6990..99043.6240..69323.0810..25243.1040..15620.8790..46743.2140..27716.8280..53142.1640..16616.7500..62139.9800..05116.2960..59735.4020..92421.4240..33728.0370..11522.6510..50122.3850..02527.3450..01519.2160..24528.5500..63329.1870..73029.5530.800表4搖35K的熱物性參數8605.03130.3870.搖of35K9005.33531.4250..43030.7470.725熱擴散系數/導熱系數/比熱/水溫/益10604.79527.2270.7272-1-1-1(mm·s)[W·(m·K)][J·(g·K)]2814.22652.8810..17649.0940..77246.1560.5023搖結果剖析30010.35541.9770..89537.5160.540搖搖依照表3~6數據,分別將各碳化物不同水溫下的5007.47332.5140.557熱擴散系數、導熱系數、比熱畫圖,如圖1~3所示。
6006.08527.8540..46621.6410.620可以看出這四種鋼在不同水溫下熱擴散系數、導熱系7203.64818.6040.653數是不同的。四種鋼的熱擴散系數、導熱系數都是先7404.33723.3490.689隨氣溫的下降而減少,等到了一定濕度時(700~.97327.9010..01428.0340.716益),再隨氣溫的下降而下降。發生這一現象的主要8605.33429.4460.707緣由是在700~800益發生了相變,即共析反應。其9005.60430.7700..84531.7250.695中08A的相變點在760益左右,35K和45#鋼的相變點10605.99332.2930.690在720益左右,GCr15的相變點在740益左右。·100·搖搖搖搖搖搖搖搖搖搖搖搖搖鋼鐵釩鈦搖搖搖搖搖搖搖搖搖搖搖搖搖2013年第34卷搖高的Cr,影響導熱系數變化規律,相變點之前導熱系數增加平緩,在400~700益導熱系數反倒低于其他含碳量低的碳化物。
含碳量接近的碳化物其導熱系數#和熱擴散系數也接近,如35K和45鋼的熱擴散系數和導熱系數曲線幾乎重合;說明碳化物成份,尤其碳濃度影響其導熱系數。相變點以后,在同一氣溫下,含碳量越高熱擴散系數和導熱系數也越低,即08A的含碳量最低,熱擴散系數和導熱系數最低。說明相變前含碳量低的碳化物隨氣溫下降導熱系數和熱擴散系數增加的快,相變以后隨氣溫繼續下降,上升的#慢。GCr15在相變點之前導熱系數比其他碳化物增長圖1搖08A、35K、45、GCr15的熱擴散系數與氣溫關系Fig.1搖[2]的平緩。#in,35K,45andGCr15試驗所得到的碳化物導熱系數隨氣溫變化的數值[2-4]及其規律符合有關資料提供的推論。圖3表示比熱隨氣溫變化值,其值是在相關手[3]冊上查出作為已知量來使用的。碳化物的比熱在700~800益共析反應相變點之前,比熱隨氣溫下降而降低;相變點以后,隨氣溫的下降而減少。部份比熱數值查不到,根據規律恐怕的數值,有偏差,可能導致試驗結果與真實值存在差別。
按照試驗所得的導熱系數變化規律,可以將其應用于碳化物熱處理及鋼水連續鑄造過程中。在板坯過程中鋼液由液態到固液兩相區再到液相區變化,#圖2搖08A、35K、45、GCr15鋼的導熱系數與氣溫關系其體溫由1600益左右的鋼水,經過結晶器、足輥Fig.2搖The段、二冷段、空冷段的冷卻,最終產生常溫下的板坯#in,35K,45andGCr15坯,此過程中板坯坯的表面水溫跨徑大,因而須要不同水溫下的導熱系數數值,以滿足連續鑄造的須要。應用本試驗檢測結果及規律估算連續鑄造二熱水配比,確定板坯過程中各段合適的冷卻水流量,以降低表面裂縫、凹坑等缺陷,進而優化板坯坯冷卻質量,為得到優質的板坯坯奠定基礎。4搖推論搖搖1)鋼在不同水溫下導熱系數不同比熱容公式溫度的關系,在共析反應相變點氣溫之前隨著氣溫的下降,鋼的導熱系數增加;在相變點以后,鋼的導熱系數隨氣溫的下降而#圖3搖08A、35K、45、GCr15種鋼的比熱與氣溫關系下降。Fig.3搖Theheat#2)不同種鋼在同一氣溫下導熱系數不同,相變in,35K,45andGCr15點之前,含碳量高的碳化物導熱系數低;相變點以后,搖搖不同種鋼同一氣溫下的熱擴散系數、導熱系數含碳量高的碳化物導熱系數高。不同。相變點之前,在同一氣溫下含碳量越高的鋼3)含碳量接近的碳化物,它們的導熱系數及其變種熱擴散系數越低,即GCr15的含碳量最高,熱擴化規律也接近。散系數最低;導熱系數因為GCr15成份中有濃度較(下轉第106頁)
