电弧炉短流程冶炼石油套管钢中夹杂物的演变规律

为研究石油套管钢(34Mn6)中夹杂物的演变规律,对钙处理效果进行精准化控制,进行全流程取样分析,通过采用SEM-EDS分析夹杂物形貌和成分,同时结合Aspex夹杂物自动分析仪统计夹杂物的数量、成分和尺寸分布。研究结果表明,LF精炼具有较好的脱硫与脱氧能力;钙处理前,由于渣钢反应的进行,夹杂物数量明显减少,夹杂物成分中SiO₂含量增加;经过钙处理后,夹杂物成分发生显著变化,由MgO-Al₂O₃系转变为MgO-Al₂O₃-CaO系和SiO₂-Al₂O₃-CaO系,夹杂物形貌由尖角夹杂向球状夹杂过渡。在铸坯中,夹杂物数量减少,其成分已偏离液相区,向富CaO区域移动。对钙处理进行优化,通过利用热力学软件FactSage进行计算,得出钢液中钙的质量分数稳定在0.001 3%时对夹杂物的改性效果最佳,钢液中的夹杂物控制较好。     

电弧炉短流程冶炼石油套管钢中夹杂物的演变规律

为研究石油套管钢(34Mn6)中夹杂物的演变规律,对钙处理效果进行精准化控制,进行全流程取样分析,通过采用SEM-EDS分析夹杂物形貌和成分,同时结合Aspex夹杂物自动分析仪统计夹杂物的数量、成分和尺寸分布。研究结果表明,LF精炼具有较好的脱硫与脱氧能力;钙处理前,由于渣钢反应的进行,夹杂物数量明显减少,夹杂物成分中SiO₂含量增加;经过钙处理后,夹杂物成分发生显著变化,由MgO-Al₂O₃系转变为MgO-Al₂O₃-CaO系和SiO₂-Al₂O₃-CaO系,夹杂物形貌由尖角夹杂向球状夹杂过渡。在铸坯中,夹杂物数量减少,其成分已偏离液相区,向富CaO区域移动。对钙处理进行优化,通过利用热力学软件FactSage进行计算,得出钢液中钙的质量分数稳定在0.001 3%时对夹杂物的改性效果最佳,钢液中的夹杂物控制较好。     

30Mn2Cr钢连续冷却转变过程中组织及硬度演变规律的研究

利用L78RITA热膨胀相变仪和光学显微镜研究了30Mn2Cr钢过冷奥氏体连续冷却过程中的相变行为、组织及硬度演变规律,采用热膨胀法结合金相-硬度法建立了试验钢的CCT曲线。结果表明,在冷却速度为0.1~1℃/s时,试样组织为铁素体和珠光体;当冷却速度≥2℃/s时,试样组织中出现了少量贝氏体;随冷却速度的提高,铁素体和珠光体组织含量逐渐减少,贝氏体含量逐渐增加;当冷却速度≥10℃/s时,组织中出现了马氏体,珠光体组织消失;当冷却速度≥50℃/s,相变产物主要为马氏体。随着冷却速度的提高,试样的硬度逐渐升高。石油工业用管材采用30Mn2Cr时,建议全壁厚钢管的冷却速度大于50℃/s。     

Φ168.3 mm x7.92 mm X70QS抗硫无缝钢管的生产实践

根据API5L标准要求设计了X70QS无缝钢管的化学成分,采用热膨胀相变仪测定了试样钢种的CCT曲线,结果表明,当冷速达到20℃/s时,组织中珠光体消失,贝氏体含量较多,合适的淬火冷却速度应选择20℃/s以上。采用"100 t EAF→LF+VD精炼→圆坯连铸→精密斜轧机组轧制→调质热处理"工艺流程对X70QS无缝钢管进行生产。生产过程中有效控制了S含量、非金属夹杂物、铸坯偏析,解决了穿轧粘钢的问题。结果表明,X70QS无缝钢管的金相组织主要为铁素体+回火贝氏体,晶粒度在8.5级以上,各类夹杂物的总和≤2级;力学性能和抗硫化氢腐蚀性能完全满足API 5L的标准要求;-60℃时未达到材料韧脆转变温度。     

高端抗硫管线钢非金属夹杂物研究

采用扫描电镜和大样电解等检验方法对抗硫管线钢的冶炼过程试样和连铸坯中夹杂物的数量、尺寸、成分、形貌进行系统分析。结果表明:钢液经过LF精炼后,显微夹杂物的面积比降低了34.7%;中间包钢液的夹杂物面积比较VD出站增加了6.1%。LF进站钢液中的夹杂物主要为Al_2O_3夹杂物,在LF精炼和VD真空处理过程中由于钢渣间的相互作用,形成以CaO、MgO、Al_2O_3为主要组成的复合型夹杂物。钙处理后夹杂物中的CaO和Al_2O_3的物质的量比接近12∶7,并与钢液发生了脱硫反应,形成了含CaS的复合夹杂物。中间包开浇阶段铸坯中的显微夹杂物和大型夹杂物都明显高于稳定浇铸状态;在稳定浇铸状态下,铸坯中的w(T[O])小于15×10~(-6),大型夹杂物的含量小于0.2 mg/kg;大型夹杂物的主要来源是钢包引流砂、结晶器保护渣。     

BOF→RH→CC流程冶炼SPHC钢的工艺优化

针对SPHC钢冶炼过程中钢液磷含量超标、可浇性差的问题,通过热力学计算和生产数据分析研究了转炉出钢温度、出钢碳含量对钢液中磷含量的影响,及钢包渣的氧化性和RH操作过程对钢液洁净度的影响。在采取降低转炉出钢温度和出钢碳含量、加入炉渣改质剂、增大出钢口的内径、优化RH脱氧制度等改善措施后,转炉平均出钢时间缩短了0.9 min,出钢平均温降减小了15℃;转炉终点磷含量的达标率从87.1%提高到94.3%;RH工位吹氧升温的比例从30.2%降低到14.3%;单中间包的连浇炉数从4炉提高到8炉以上。     

非调质钢N80 Φ139.7 mm×9.17 mm石油套管的研制

根据C、Mn、V、N、Ti在微合金化非调质钢中作用,设计了石油套管用非调质N80钢的化学成分;依据实验室炉正火实验数据确定在线正火轧制工艺参数,研制的139.7 mm×9.17 mm非调质N80钢石油套管的组织为铁素体+珠光体组织,屈服强度575～638 MPa,抗拉强度789～840 MPa,伸长率21%～23%,0℃3/4尺寸冲击功39～87J,完全满足API Spec 5CT《油套管规范》(第十版,2018)标准的要求。     

半连续铸造速度对ZL201凝固组织影响的多尺度模拟

用多尺度模拟方法研究了近液相线半连续铸造中的ZL201合金的液/固相变。建立了描述连续铸造过程的温度场模型及相变模型,通过固相率变化将宏观和介观尺度上的模拟耦合起来。利用外推边界条件对ZL201合金在近液相线半连续铸造过程的稳态温度场进行了计算;根据连续铸造特点,提出了用液/固相变区域中元胞的平均过冷度作为形核计算的基本参数。对ZL201合金在铸造速度为1.5~10.0mm/s时的近液相线浇注的凝固组织进行了模拟。计算表明,铸造速度对半固态合金组织的形成有较大影响,当铸造速度在2.0~2.5mm/s时,可获得晶粒大小和分布良好的合金组织。     

脱氧制度对H08C焊丝钢连铸水口结瘤的影响

采用两种脱氧制度试制了H08C焊丝钢,方案1为先采用硅、锰预脱氧,再用钛进行终脱氧;方案2为先采用铝深脱氧,再进行钛合金化。用扫描电镜(SEM/EDS)分析了不同脱氧制度下钢液中夹杂物的形貌、成分以及连铸水口结瘤物的组成,采用电解的方法提取了钢中夹杂物并进行了定量分析。结果表明:精炼结束后,两种脱氧制度钢液中夹杂物的类型相同,都为MnO-Al2O3-SiO2-TiOx、MgO-Al2O3-TiOx夹杂物,方案1钢液中w(TiOx)=0.003 3%,方案2钢液中w(TiOx)=0.000 8%;两种方案结瘤物中的非金属相组成与钢液中的夹杂物成分相同,但方案1的结瘤物中含有较多的金属相,而方案2基本不含金属相。采用方案2的脱氧制度有利于改善连铸过程中水口的结瘤问题。     

半连续铸造组织的多尺度模拟及半固态合金设计

用多尺度模拟方法研究了半连续铸造过程中微观组织的演变,提出了基于微观组织演变模拟的半固态合金设计方法.针对连续铸造过程建立了温度场及相变模型,通过固相率变化将宏观和介观尺度的计算联系起来;用外推法建立的连续铸造出口处的非物理边界条件对稳态温度场的计算精确高效;通过多尺度模拟研究了合金成分、浇注温度和浇注速度对Al-Cu合金凝固组织及成分分布的影响.结果表明:晶粒以枝晶方式生长,不同取向的相邻晶粒相遇时形成Cu合金含量较高的晶界;当Cu合金含量为8.00%时,铸造速度和浇注温度对组织形貌的影响较小,可获得大小和分布均匀的半固态合金组织.对ZL201合金的近液相线铸造组织的模拟结果与试验结果吻合.研究表明多尺度模拟是半固态合金设计及其工艺参数预测的有效方法.