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304不锈钢连铸坯的热物性研究

时间:2015-08-24 09:57:00 编辑:黄金城gcgc手机版 浏览:
黄金城gcgc手机版2015-08-24讯:

材料的热物性是材料的重要特征参数,对材料热物性的研究具有重要的科学意义和工程应用价值。近年来,对材料热物性的研究成为比较热门的课题。国内外一些科研机构对连铸坯高温物理性能也做了一些研究,但总体来说不够全面和深入。304不锈钢作为一种通用型奥氏体不锈钢,应用广泛。目前,国内外对304不锈钢高温物理性能的研究甚少,只在线膨胀系数方面做了一些研究,而对比热容以及高温下的热量变化涉及很少,研究内容不够全面。因此,国内某材料与冶金学院的研究者们系统地研究了304不锈钢的高温物理性能,丰富并完善了对该钢种的认识,为连铸生产及数值模拟提供了重要的理论基础数据。

在304不锈钢的连铸生产中,中间包温度应控制在1470~1510℃,拉坯速度根据铸坯宽度控制在0.9~1.3m/min,水口插入深度保证在160mm左右。对某厂生产的304不锈钢进行高温热物性测试,材料的主要化学成分见下表:
表1  304不锈钢的化学成分(质量分数,%)           
C
Si
Mn
P
S
Cr
Ni
0.040
0.45
1.18
0.030
0.003
17.245
8.112
 
使用NETZSCH DIL402C热膨胀仪与STA449F3综合热分析仪,对3304不锈钢的高温膨胀与收缩系数、定压热容及差示扫描量热(DSC)曲线进行测试。测试结果如下:
    (1)热膨胀试验表明:304不锈钢在升温过程中膨胀系数的范围为20.9700×10-6~21.5712×10-6K-1;降温过程中收缩系数范围为21.2528×10-6~21.9471×10-6K-1。膨胀系数及收缩系数较大,属裂纹敏感性钢种。
    (2)定压热容试验表明:304不锈钢在900~1400℃升温过程中,曲线波动幅度较大,存在晶型转变;降温时曲线较平缓,物质本身无太大变化;在1279.2℃时304不锈钢发生突变,有相变产生;在结晶器上部温度1250~1400℃范围内,铸坯稳定性较差,易产生缺陷。
    (3)DSC试验结果表明:加热过程中,在1420.8℃有明显吸热峰,试样开始熔化,峰值温度为1438.86℃;降温过程中,1439℃时存在明显的放热峰,试样开始凝固,峰值温度为1435.6℃;在1439~1100℃降温过程中,曲线不平滑,热稳定性较差,初始坯壳生长不均匀,铸坯易产生裂纹。



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