304不銹鋼連鑄坯的熱物性研究
時(shí)間：2019-06-13
作者：無錫不銹鋼板
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材料的熱物性是材料的重要特征參數(shù)，對材料熱物性的研究具有重要的科學(xué)意義和工程應(yīng)用價(jià)值。近年來，對材料熱物性的研究成為比較熱門的課題。國內(nèi)外一些科研機(jī)構(gòu)對連鑄坯高溫物理性能也做了一些研究，但總體來說不夠全面和深入。304不銹鋼作為一種通用型奧氏體不銹鋼，應(yīng)用廣泛。目前，國內(nèi)外對304不銹鋼高溫物理性能的研究甚少，只在線膨脹系數(shù)方面做了一些研究，而對比熱容以及高溫下的熱量變化涉及很少，研究內(nèi)容不夠全面。因此，國內(nèi)某材料與冶金學(xué)院的研究者們系統(tǒng)地研究了304不銹鋼的高溫物理性能，豐富并完善了對該鋼種的認(rèn)識(shí)，為連鑄生產(chǎn)及數(shù)值模擬提供了重要的理論基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
在304不銹鋼的連鑄生產(chǎn)中，中間包溫度應(yīng)控制在1470～1510℃，拉坯速度根據(jù)鑄坯寬度控制在0.9～1.3m/min，水口插入深度保證在160mm左右。對某廠生產(chǎn)的304不銹鋼進(jìn)行高溫?zé)嵛镄詼y試，材料的主要化學(xué)成分見下表:
表1 304不銹鋼的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）
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C
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Si
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Mn
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P
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S
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Cr
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Ni
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0.040
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0.45
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1.18
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0.030
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0.003
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17.245
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8.112
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使用NETZSCH DIL402C熱膨脹儀與STA449F3綜合熱分析儀，對3304不銹鋼的高溫膨脹與收縮系數(shù)、定壓熱容及差示掃描量熱（DSC）曲線進(jìn)行測試。測試結(jié)果如下：
（1）熱膨脹試驗(yàn)表明：304不銹鋼在升溫過程中膨脹系數(shù)的范圍為20.9700×10-6～21.5712×10-6K-1；降溫過程中收縮系數(shù)范圍為21.2528×10-6～21.9471×10-6K-1。膨脹系數(shù)及收縮系數(shù)較大，屬裂紋敏感性鋼種。
（2）定壓熱容試驗(yàn)表明：304不銹鋼在900～1400℃升溫過程中，曲線波動(dòng)幅度較大，存在晶型轉(zhuǎn)變；降溫時(shí)曲線較平緩，物質(zhì)本身無太大變化；在1279.2℃時(shí)304不銹鋼發(fā)生突變，有相變產(chǎn)生；在結(jié)晶器上部溫度1250～1400℃范圍內(nèi)，鑄坯穩(wěn)定性較差，易產(chǎn)生缺陷。
（3）DSC試驗(yàn)結(jié)果表明：加熱過程中，在1420.8℃有明顯吸熱峰，試樣開始熔化，峰值溫度為1438.86℃；降溫過程中，1439℃時(shí)存在明顯的放熱峰，試樣開始凝固，峰值溫度為1435.6℃；在1439～1100℃降溫過程中，曲線不平滑，熱穩(wěn)定性較差，初始坯殼生長不均勻，鑄坯易產(chǎn)生裂紋。