304不銹鋼連鑄坯的熱物性研究
時間: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,對材料熱物性的研究具有重要的科學意義和工程應用價值。近年來,對材料熱物性的研究成為比較熱門的課題。國內外一些科研機構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,應用廣泛。目前,國內外對304不銹鋼高溫物理性能的研究甚少,只在線膨脹系數方面做了一些研究,而對比熱容以及高溫下的熱量變化涉及很少,研究內容不夠全面。因此,國內某材料與冶金學院的研究者們系統(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識,為連鑄生產及數值模擬提供了重要的理論基礎數據。
在304不銹鋼的連鑄生產中,中間包溫度應控制在1470~1510℃,拉坯速度根據鑄坯寬度控制在0.9~1.3m/min,水口插入深度保證在160mm左右。對某廠生產的304不銹鋼進行高溫熱物性測試,材料的主要化學成分見下表:
表1 304不銹鋼的化學成分(質量分數,%)
C
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Si
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Mn
|
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、定壓熱容及差示掃描量熱(DSC)曲線進行測試。測試結果如下:
(1)熱膨脹試驗表明:304不銹鋼在升溫過程中膨脹系數的范圍為20.9700×10-6~21.5712×10-6K-1;降溫過程中收縮系數范圍為21.2528×10-6~21.9471×10-6K-1。膨脹系數及收縮系數較大,屬裂紋敏感性鋼種。
(2)定壓熱容試驗表明:304不銹鋼在900~1400℃升溫過程中,曲線波動幅度較大,存在晶型轉變;降溫時曲線較平緩,物質本身無太大變化;在1279.2℃時304不銹鋼發(fā)生突變,有相變產生;在結晶器上部溫度1250~1400℃范圍內,鑄坯穩(wěn)定性較差,易產生缺陷。
(3)DSC試驗結果表明: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,鑄坯易產生裂紋。