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，%）
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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、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不銹鋼發生突變，有相變產生；在結晶器上部溫度1250～1400℃范圍內，鑄坯穩定性較差，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，熱穩定性較差，初始坯殼生長不均勻，鑄坯易產生裂紋。