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连铸坯高温热塑性的研究

在Gleeble-1500D热模拟机上,针对37Mn5钢连铸坯,进行了热塑性测试。分析了37Mn5试样的显微组织及试样断口性质与塑性的关系。研究了第Ⅲ脆性区的脆化原因。实验结果表明:在1300℃至800℃区间存在两个脆性温度区,第Ⅲ脆性温度域为900～800℃,其断面收缩率ф=60.23%～29.61%;为指导37Mn5管坯钢的生产实践提供理论依据。

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钢中的显微夹杂物研究

针对国内某钢厂生产37Mn5钢圆坯采用的LD-LF-CC工艺流程,对钢中显微夹杂物的类型进行了分析,并研究了工艺环节以及非稳态浇铸两个因素对显微夹杂物含量的影响。结果表明,铸坯中显微夹杂物以球形钙铝酸盐夹杂为主,类型为Al2O3-Si O2-Ca O-Mg O复合夹杂,Al2O3-Mn S复合夹杂和Mn S夹杂。不同工序对显微夹杂物去除效果不同,其中吹氩工艺去除效果最为明显,夹杂物含量降低36.05%,LF处理后夹杂物含量降低18.89%。非稳态浇铸下显微夹杂物含量较高的问题需通过提高钢包的自开率、中间包和结晶器流场优化、强化保护浇铸和稳定浇铸工艺来解决。

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连铸坯显微组织及断口形貌研究

针对包钢生产的37Mn5钢连铸坯,在Gleeble-1500D热模拟机上,进行热模拟,分析37Mn5在各温度阶段对应的显微组织;试样断口性质与塑性大小的变化规律;着重研究第Ⅲ脆性区(800～900℃)的脆化原因。试验结果表明:在1300～800℃区间存在两个脆性温度区,第Ⅲ脆性温度域为900～800℃,其Z=60.23%～29.61%;为指导37Mn5管坯钢的生产实践提供理论依据。

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.

高品质37Mn5油井管坯钢的研制开发

莱钢采用UHP电炉冶炼-LF精炼-连铸-热送-轧制短流程工艺路线开发生产J55级37Mn5油井管坯钢,采取了精料、精炼强化脱氧、连铸保护浇注等工艺措施,使生产出的产品成分均匀、残余元素含量低、氧含量低、夹杂物少、晶粒细小,满足了石油工业对高质量油井管的要求。

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。

37Mn5钢圆坯纵裂原因与对策

37Mn5钢圆坯常用于生产石油管钢,这种材质的石油套管是石油钻探用重要器材,属裂纹敏感性钢种,在连铸生产中易在铸坯表面产生纵裂。阐明了37Mn5钢在连铸生产中产生纵裂的主要原因,并综述了目前控制纵裂产生的具体措施,重点强调了协调好保护渣各项理化性能才是抑制37Mn5钢表面纵裂的关键。

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。

转炉冶炼石油套管钢34Mn5、37Mn5的生产实践

国内石油套管钢一直采用电炉生产,而天津钢铁有限公司近期采用转炉冶炼34Mn5、37Mn5石油套管钢。试制中按工艺要点控制,圆坯的成分和低倍组织符合质量要求,未出现因铸坯质量造成成品管缺陷及性能不合格。同时,对转炉生产首批含铝钢的冶炼操作情况和遇到的一些问题,进行了分析总结。

轧后余热处理对37Mn5钢管组织和性能的影响

研究了控轧工艺参数对37Mn5钢(N80石油套管)组织和性能的影响,进而研究高温形变淬火—回火与轧后在线控制冷却(余热处理)工艺对组织和性能的影响。研究结果表明:高温形变淬火—回火钢的强度比普通调质工艺提高1～2个级别;在线控制冷却可获得全部索氏体,性能与API标准N80合格值相当。

Al含量和Cr-Mo微合金化对37Mn钢Φ350mm铸坯裂纹的影响

通过试验研究和理论分析等手段,明确了柱状晶界面结合力弱是37Mn气瓶钢连铸坯裂纹产生的主要原因。采用拉伸试验、扫描电镜、金属膨胀仪、金相显微镜等研究设备,分析了柱状晶结合力的影响因素。研究表明,当Al含量0.007%增加至0.033%时,使800℃时钢的热塑性显著降低,同时导致A-F/P相变过程体积效应增大,柱状晶晶界位置易形成微裂纹及孔洞;同时晶界位置Al、P、S元素偏析也是形成裂纹的原因之一。在此基础上,提出了降低钢中N含量由0.0080%降至(0.0040%~0.0060%),添加微量Cr(0.20%~0.25%)、Mo(0.05%~0.08%)以及使连铸坯在750~600℃缓冷等措施,有效减轻了晶界相变应力及热应力,避免了37Mn气瓶钢连铸坯裂纹萌发和扩展。

37Mn5圆坯表面纵裂成因分析与控制

针对37Mn5圆坯表面纵裂缺陷,从37Mn5表面纵裂的形成机理、中包过热度控制、拉速控制、保护渣加渣操作、结晶器冷却、铸坯缓冷等方面详细分析了天钢37Mn5连铸圆坯表面纵裂的形成原因。通过采用中包低过热度恒液位、恒温、恒拉速,以及合理的铸坯缓冷工艺技术,使37Mn5表面纵裂问题得到了有效控制。