石油套管用37Mn5钢非金属夹杂物的特征研究

对新天钢联合特钢有限公司炼钢厂冶炼的37Mn5钢在各个工序中全氧、氮含量以及显微和大型非金属夹杂物的特征进行了研究。结果表明,LF精炼后氧含量降低了约31.34%,非金属夹杂物的含量降低了18.89%,采用LF精炼的方式对钢液中的非金属夹杂物的去除呈现出显著的效果。在中间包和铸坯内含有较多的包含La、Ce元素的非金属夹杂物,说明在中间包和结晶器内存在严重的卷渣现象。从示踪元素所占比例来看,结晶器保护渣卷渣是铸坯中大型夹杂物的主要来源,其次是中间包覆盖剂、钢包渣和中包包衬,其比例约是66︰44︰37︰14。做好保护浇铸,防止二次氧化是控制37Mn5钢非金属夹杂物的主要手段。

石油套管用37Mn5钢全流程洁净度分析及工艺改进

为探究某钢厂当前冶炼37Mn5钢过程中所存在的问题,对生产中连续两个炉次进行全流程取样分析,包括金相样、氧氮棒以及精炼渣样,经优化改进,最终得到的结论如下:(1)在LF精炼阶段以及VD钙处理阶段有不同程度的二次氧化现象产生,尤其喂钙线阶段反应较为剧烈,容易引起钢液二次氧化,导致Ds类夹杂物增加,通过优化精炼脱氧操作,钙线喂入量由1.4~1.7 m/t降低至0.95 m/t,各类夹杂物均≤1.5级,合格率100%;(2)精炼渣的成分分析得出,三元相图中渣成分点都在液相区以外,导致精炼渣熔化性能不好,流动性较差,通过提高渣中SiO_(2)至9%~12%,Al_(2)O_(3)至25%~30%,将二元碱度控制在5~8,可提高渣的熔化性、流动性,渣的覆盖能力加强,有效防止二次氧化;(3)中间包浇注阶段相比于VD阶段,氧氮含量基本稳定,但夹杂物数量有一定的提升,夹杂物增长速率远超夹杂物内生速率,因此,其来源为卷渣,应保持中间包平稳浇注,同时避免钢包下渣现象发生。

37Mn5钢中的大型非金属夹杂物

采用大样电解、扫描电镜分析等方法研究了37Mn5钢中大型非金属夹杂物的形貌、尺寸和来源。结果表明:钢中大型非金属夹杂物主要来源于结晶器保护渣和脱氧产物,这两种类型的夹杂物分别占总夹杂物含量的50%和30.8%。

37Mn5钢精炼过程大尺寸Al_(2)O_(3)-SiO_(2)-MnO类夹杂物形成与演变机理

为探究37Mn5钢精炼过程尺寸在10μm以上的大尺寸Al_(2)O_(3)-SiO_(2)-MnO类夹杂物的形成与演变机理,在实际“EAF→LF→VD→钙处理→CC”工艺生产37Mn5钢的精炼全流程进行系统取样,检测了钢液成分并重点分析了不同冶炼阶段大尺寸Al_(2)O_(3)-SiO_(2)-MnO类夹杂物的形貌和成分特征,结合实际生产工艺与热力学计算,揭示了这类夹杂物的演变规律。研究结果表明:由于出钢过程局部钢液Al含量低而O含量高,大尺寸Al_(2)O_(3)-SiO_(2)-MnO夹杂物形成;LF精炼初期,局部Ca含量增加形成Al_(2)O_(3)-SiO_(2)-MnO-CaO夹杂物;LF精炼中期以后Ti含量增加会变性前期形成的这两类夹杂物,形成含TiO x的夹杂物,随着冶炼的进行,Ti元素在夹杂物中分布逐渐均匀;VD后钙处理量不足导致夹杂物变性效果不理想,对大尺寸夹杂物的影响不大。出钢过程合理的脱氧、合金化和造渣制度可以减少Al_(2)O_(3)-SiO_(2)-MnO类夹杂物的形成,从而减少夹杂物数量,改善钢材质量。

37Mn5连铸圆坯凝固过程数学模拟

为控制油井管用连铸圆坯质量,基于薄片移动法建立了连铸圆坯凝固传热数学模型,并应用ProCAST软件对37Mn5钢Φ150mm连铸圆坯凝固过程进行了数学模拟,铸坯表面温度模型预测结果与工业试验测温结果相一致.模拟结果表明,在过热度为(20±5)℃,拉速为2.5m.min-1条件下,可以控制结晶器出口坯壳厚度、铸坯液芯长度和铸坯表面温度在合适的范围内,有利于防止铸坯表面裂纹和内部裂纹等缺陷的产生和保证浇铸安全,并实现较高的生产率.

37Mn5钢管外折叠成因分析和工艺控制

通过对37Mn5钢(%:0.39C、1.30Mn)Φ85 mm×8 mm管外折叠缺陷的分析,得出钢晶界处存在尺寸～20μm的硅酸盐和SiO_2等脆性夹杂物是钢管外折叠形成的主要原因。通过控制转炉出钢后钢包顶渣厚度≤50mm,LF精炼(FeO)≤1%,白渣时间≥15 min,软吹氩≥10 min,全程保护连铸,使[O]为(11.6～17.1)×10^(-6),钢中夹杂级别A类为0～2.0,B、C类为0,D类为0.5～1.0,有效地控制钢管外折叠的发生。

37Mn5钢热变形行为与流变应力模型研究

利用Gleeble-1500热模拟实验机研究37 Mn5钢在变形温度为800～1 150℃、变形速率为0.1～10 s-1条件下的热压缩变形行为。采用应变硬化率-应力曲线图较精确地获得峰值应力,并用双曲正弦方程描述37 Mn5钢热压缩变形过程中的峰值应力与Zener-Hollomon参数的关系。回归分析得到方程中变形激活能及各材料常数的值,获得37 Mn5钢在高温条件下的流变应力本构方程。结果表明,采用该本构方程计算出的流变应力值与实验所得应力值非常接近。

37Mn5钢高温变形抗力模型及动态再结晶动力学模型研究

通过Gleeble热模拟试验获得不同变形条件下37Mn5钢的应力应变试验数据,采用不同模型对试验数据进行回归,找到适合37Mn5钢高温变形时的变形抗力模型。同时,通过计算得到了该钢的动态再结晶动力学方程和动态再结晶体积分数表达式。将以上模型的计算值与实测值进行比较,结果表明,计算值与实测值非常接近。

37Mn5钢连铸坯表面纵裂纹产生原因分析

针对37Mn5钢连铸坯产生的表面纵裂纹及轧制产生的纵向裂纹,借助扫描电镜,结合生产记录,从生产工艺、裂纹形态等方面进行了分析。结果表明:生产工艺符合操作规程,37Mn5钢为裂纹敏感性钢,连铸坯晶粒粗大,柱状晶发达是造成钢坯纵向裂纹的根本原因。

石油套管用钢37Mn5 Φ210 mm连铸圆坯凝固过程的数学模拟和工艺优化

在分析37Mn5钢（/％：0.34～0.39C,0.20～0.35Si,1.25～ 1.50Mn）凝固特性的基础上通过用ANSYS软件建立连铸圆坯凝固热-力耦合数学模型,对Φ210 mm连铸圆坯凝固过程进行模拟,分析了40 t中间包,拉速1.4 m/min,浇铸温度1 531℃时,二冷水比水量0.58 ～0.78 L/kg和各段配置对铸坯表面温度、坯壳厚度、液芯长度和表面应力的影响.模拟结果表明,比水量每增加0.1 L/kg,铸坯表面约下降18℃,试验比水量变化对出口坯壳厚度、液芯长度和表面应力影响不显著,但原工艺配水量0.68 L/kg下二冷0段和1段之间空冷部位出现高达185℃急速回温,最大应力达6.41×10^7 Pa,通过保持配水量0.68 L/kg不变,调整各段配水量使0～1段间回温降至123℃,最高应力降至4.53×10^7 Pa,铸坯裂纹基本消失,表面质量显著改善.

37Mn5钢Φ210mm圆坯连铸凝固影响因素的数学模拟分析

通过ANSYS软件建立了37Mn5钢Ф0mm圆坯连铸的传热模型，研究了在铸坯传热过程中铸机拉速1．3～1．5m／min，钢水过热度15°-60°，二冷比水量0．58—0．78L／kg对铸坯表面温度、凝固坯壳厚度和凝固终点位置的影响。结果表明，控制稳定的较低拉速、低过热度、较弱二冷比水量可有效地避免37Mn5钢中210mm铸坯裂纹的形成，提高铸坯的冶金质量。

非稳态浇注对37Mn5钢中夹杂物的影响

针对某钢厂37Mn5钢生产工艺,对稳态、非稳态时中间包以及铸坯中的T[O]、[N]含量、显微夹杂含量、大型夹杂物含量进行了分析。研究表明:非稳态时中间包液面波动较大,中间包入口、出口及铸坯中T[O]平均含量分布分别是稳态时的1.09倍、1.06倍、1.08倍;显微夹杂物含量分别是稳态时的1.10倍、1.24倍、1.32倍;大型夹杂物含量是稳态时的1.75倍。提高非稳态浇注时操作的稳定性,控制好开浇、换包操作,稳定中间包、结晶器液面,可以有效改善钢质量。

Cr含量对油气管道37Mn5钢在模拟CO2溶液中腐蚀行为的影响

为了提高油气管道37Mn5钢在CO2溶液中的防腐蚀性能,通过添加Cr元素和热处理的方式改善其组织和腐蚀行为,并进行了高温高压CO2腐蚀模拟试验测试。结果表明:2%Cr与6%Cr含量37Mn5钢由回火索氏体构成,10%Cr含量37Mn5钢中主要存在马氏体组织。2%Cr含量37Mn5钢相对6%Cr与10%Cr具备更大的腐蚀速率,热处理使2%Cr含量37Mn5钢的耐蚀性明显改变。10%Cr含量37Mn5钢腐蚀产物上形成了部分晶体颗粒,其形态和FeS化合物较为接近。2%Cr与6%Cr含量37Mn5钢的腐蚀产物内存在S、Fe、O3种元素,S在外部区域的腐蚀产物中含量较高。2%Cr与6%Cr含量37Mn5钢的外层腐蚀产物中都存在FeS。10%Cr含量的表面组织中存在少量FeS。6%Cr含量更易实现Cr富集的过程,形成了S比例很高的腐蚀产物。10%Cr含量37Mn5钢经过腐蚀后形成了单层膜的组织结构,S含量较少,几乎未发生腐蚀。

37Mn5钢中显微夹杂物的特征研究

对某钢厂生产的37Mn5钢种各工序中全氧、氮含量及显微夹杂物含量分布进行了分析。结果表明,LF精炼后,钢中全氧含量比静吹前降低30.52%,显微夹杂物含量降低16%,LF精炼效果明显;根据示踪实验,铸坯中含La元素夹杂物占52.54%,含Ce元素夹杂物占71.18%,含K、Na的显微夹杂物占65.65%,转炉出钢、中间包及结晶器浇注过程中均存在卷渣;浇注过程存在严重的二次氧化。做好保护浇注、提高浇注水平是提高37Mn5钢质量的重要手段。

37Mn5圆坯表面气孔原因分析与控制

分析了37Mn5圆坯表面气孔形成的机理和影响因素,认定钢水脱氧不良造成钢中气体含量高、保护渣绝热保温性能差、结晶器电磁搅拌强度弱是产生37Mn5圆坯表面气孔的主要原因。通过改进转炉脱氧工艺,保持物料干燥,控制钢中气体含量;减少保护渣熔剂和配碳量提高绝热保温性能;增大电磁搅拌频率和电流以及低拉速变渣线操作等措施的实施,使37Mn5圆坯表面气孔缺陷得到了有效控制。

37Mn5钢钻探用无缝钢管的试制

37Mn5钢含P、S量低,化学成分稳定,用此钢试制的钻探用无缝钢管完全可以取代进口地质管。介绍了该钢种的化学成分和所试制钢管的冷拔工艺、热处理工艺及其机械性能。

淬火工艺对110钢级37Mn5厚壁钢管组织性能的影响

对比分析了浸入内喷方式和外淋内喷方式的淬火工艺对110钢级37Mn5厚壁钢管组织和性能的影响,分析认为:分别提高Mn和Cr含量至1.5%和0.25%,并采用外淋内喷方式,可以减小钢管弯曲,提高钢管性能的稳定性。生产实践表明:37Mn5钢管采用外淋内喷淬火工艺淬火后,网状铁素体消失,奥氏体向马氏体转变充分,回火后获得了均匀致密的回火索氏体组织,力学性能满足技术协议要求。

37Mn5钢管内壁起皮原因分析

针对某37Mn5圆钢在穿管过程中内壁出现大量起皮缺陷的情况,采用宏观观察、化学成分分析、扫描电子显微镜分析和能谱分析等方法分析了起皮缺陷产生的原因。结果表明:由于37Mn5圆钢内部存在多种非金属夹杂物,同时钢中氮元素含量过高,在高温穿管时随着管壁厚度的减小,夹杂物处和气体处便会产生起皮缺陷。

37Mn5钢连铸圆坯的裂纹成因分析

使用光学显微镜、扫描电子显微镜等设备,结合实际操作工艺,分析了某37Mn5钢连铸圆坯表面产生纵向裂纹的原因。结果表明:生产中工艺操作不当,材料出连铸机后上冷床快速冷却是铸坯产生纵向裂纹的根本原因;偏高的过热度和连铸拉速,促进了裂纹的形成与扩展。

37Mn5钢中宏观大尺寸夹杂物形成机理及控制

以EAF-LF-VD-钙处理-CC实际生产工艺路线为背景,利用超声波探伤检测方法,研究37Mn5热轧棒材中毫米级宏观大尺寸夹杂物形貌特征、尺寸大小及成分特点,通过对实际精炼过程中的棒材进行取样分析,探明钢液、炉渣成分和夹杂物的演变规律,同时提出了对应的改进措施。研究结果表明:热轧棒材中造成探伤不合格的宏观大尺寸夹杂物主要由小于10μm细小的CaO-MgO-Al_(2)O_(3)类夹杂物堆集而成,纵截面尺寸长约20 mm,这类夹杂物大都位于高熔点区(非液相区),在连铸过程碰撞、合并、聚集、长大而成。系统的工艺研究表明:这类探伤缺陷形成的主要原因,是电炉出钢和VD真空精炼过程所生成的氧化铝夹杂物没有被有效去除,以及真空后的钙处理工艺没有使其完全低熔点化。控制电炉出钢氧化程度、LF炉氧化铝高效去除以及VD过程较低的铝损失,可显著降低这类探伤缺陷的发生率,并在生产实践中得到了成功应用。