·1000 工程科学学报，第39卷，第7期 式中：￡为辐射系数：σ为波尔兹曼常数：T,为环境温 度随温度的增加而减小：从图3(b)可看出，BU钢的导 度，℃. 热系数随温度的增加先减小后增大，在700℃左右存 2.4初始条件 在一个拐点. 当1=0时，结晶器的钢水温度等于浇铸温度，即 表5为BU典型的化学成分.考虑到固相中间隙 T0=T。, (17) 碳原子的扩散，在计算过程中采用谢尔方程计算出了 T.olk-0=Tw（t=0）, (18) 凝固过程固相率∫与温度T的关系，如图3(c)所示. x.I.0=0. (19) 从图3(c)中可以看出，确定的液相线温度是1452℃， 式中：T。为浇注温度，℃；To为铸坯初期表面温度，取 固相线温度是1320℃.凝固潜热和固液相线是研究高 1477℃. 碳耐磨球钢BU凝固特性重要的基础数据，本文采用 2.5材料的热物性参数的选择及处理 示差扫描量热(DSC)试验方法获得BU的凝固潜热和 在本研究中使用ProCAST数据库计算高碳耐磨球 固液相线，如图3(d)所示，BU的液相线和固相线分别 钢BU在液相线和固相线之间的材料属性（密度和导 为1451℃和1322℃.图3(c)预测的与采用示差扫描 热系数)，如图3(a)和(b)所示.从图3(a)可看出，密 量热试验方法测得的基本一致. 7800 (a) 7600 7400 7200 7000 30 6800 6600 020040060080010001200140016(001800 020040060080010001200140016001800 温度℃ 温度 1.0 0.2 0 0.8 -02 -0.4 -0.6 -0.8 固相线· 回0.4 -1.0 -1.2 0.2 -14 -1.6 液相线、 -1.8 1340 13801420 1460 1500 0200 400600800100012001400 温度℃ 温度℃ 图3BU的高温材料属性.(a)密度：(b)导热系数：(c)固相率：(d)差热 Fig.3 Material properties of the BU steel:(a)density:(b)thermal conductivity:(c)solid fraction:(d)differential scanning calorimeter analysis curve 表5BU的典型化学成分（质量分数） 提供基础.高碳钢由于两相区宽且高温强度差，易出 Table 5 Typical composition of BU steel 会 现由于二冷冷却工艺不合适引起的裂纹等.根据Hoi C Si Mn P S Cr 等的定义，将断面收缩率>60%定义为高塑性，铸 1.00.271.030.0150.0050.540.035 坯不易产生裂纹.本文基于高温拉伸试验获得BU的 高温热塑性曲线，其中测得的零强度温度(ZST)和零 2.6高温物性参数的测定 塑性温度(ZDT)分别为1352℃和1320℃.如图4所 钢的高温力学性能表征凝固过程中铸坯受到应力 示，在870℃与1200℃之间的断面收缩率大于60%存 时抵抗变形和裂纹的能力，通过对高温力学性能的研 在比较好的塑性区，将进拉矫机前的温度控制在 究可找到钢的脆性温度区.本文针对测定钢的高温物 900℃以上可以保证铸坯不易产生裂纹，因此保证在 性参数进行了检测，为二冷及轻压下工艺参数的制定 进拉矫机的铸坯的表面温度大于870℃.工程科学学报，第 39 卷，第 7 期 式中: ε 为辐射系数; σ 为波尔兹曼常数; T0 为环境温 度，℃ ． 2. 4 初始条件 当 t = 0 时，结晶器的钢水温度等于浇铸温度，即 T( x，y，0) = Tc， ( 17) T( x，0) | x = 0 = Tb0 ( t = 0) ， ( 18) xs | x = 0 = 0． ( 19) 式中: Tc为浇注温度，℃ ; Tb0 为铸坯初期表面温度，取 1477 ℃ ． 2. 5 材料的热物性参数的选择及处理 在本研究中使用 ProCAST 数据库计算高碳耐磨球 钢 BU 在液相线和固相线之间的材料属性( 密度和导 热系数) ，如图 3( a) 和( b) 所示． 从图 3( a) 可看出，密 度随温度的增加而减小; 从图 3( b) 可看出，BU 钢的导 热系数随温度的增加先减小后增大，在 700 ℃ 左右存 在一个拐点． 表 5 为 BU 典型的化学成分． 考虑到固相中间隙 碳原子的扩散，在计算过程中采用谢尔方程计算出了 凝固过程固相率 fs与温度 T 的关系，如图 3( c) 所示． 从图 3( c) 中可以看出，确定的液相线温度是 1452 ℃， 固相线温度是1320 ℃ ． 凝固潜热和固液相线是研究高 碳耐磨球钢 BU 凝固特性重要的基础数据，本文采用 示差扫描量热( DSC) 试验方法获得 BU 的凝固潜热和 固液相线，如图 3( d) 所示，BU 的液相线和固相线分别 为 1451 ℃和 1322 ℃ ． 图 3( c) 预测的与采用示差扫描 量热试验方法测得的基本一致． 图 3 BU 的高温材料属性． ( a) 密度; ( b) 导热系数; ( c) 固相率; ( d) 差热 Fig． 3 Material properties of the BU steel: ( a) density; ( b) thermal conductivity; ( c) solid fraction; ( d) differential scanning calorimeter analysis curve 表 5 BU 的典型化学成分( 质量分数) Table 5 Typical composition of BU steel % C Si Mn P S Cr Al 1. 0 0. 27 1. 03 0. 015 0. 005 0. 54 0. 035 2. 6 高温物性参数的测定 钢的高温力学性能表征凝固过程中铸坯受到应力 时抵抗变形和裂纹的能力，通过对高温力学性能的研 究可找到钢的脆性温度区． 本文针对测定钢的高温物 性参数进行了检测，为二冷及轻压下工艺参数的制定 提供基础． 高碳钢由于两相区宽且高温强度差，易出 现由于二冷冷却工艺不合适引起的裂纹等． 根据 Hori 等［14］的定义，将断面收缩率 ＞ 60% 定义为高塑性，铸 坯不易产生裂纹． 本文基于高温拉伸试验获得 BU 的 高温热塑性曲线，其中测得的零强度温度( ZST) 和零 塑性温度( ZDT) 分别为 1352 ℃ 和 1320 ℃ ． 如图 4 所 示，在 870 ℃与 1200 ℃之间的断面收缩率大于 60% 存 在比较 好 的 塑 性 区，将 进 拉 矫 机 前 的 温 度 控 制 在 900 ℃以上可以保证铸坯不易产生裂纹，因此保证在 进拉矫机的铸坯的表面温度大于 870 ℃ ． · 0001 ·