中間包冶金對(duì)油井管坯鋼夾雜物的影響

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利用掃描電鏡對(duì)80tlf鋼液喂鈣處理前后的冷鐓鋼swrch22a中夾雜物形態(tài)和組成的變化進(jìn)行b分析和研究,對(duì)鈣處理鋼中夾雜物的變性進(jìn)行了熱力學(xué)計(jì)算。研究表明,swrch22a鋼液鈣處理后夾雜物中的mn被ca置換,中間包內(nèi)鋼中al_2o_3夾雜變性生成低熔點(diǎn)鋁酸鈣夾雜12cao·7al_2o_3;如要鋼液鈣處理生成易上浮排除的液態(tài)12cao·7al_2o_3夾雜的必要條件是[al]_t_2/[ca]_t~3≤10.58×10~4。

對(duì)宣鋼生產(chǎn)45鋼時(shí)連鑄過(guò)程中中包鋼水溫度的波動(dòng)情況進(jìn)行了調(diào)查,對(duì)其影響因素進(jìn)行了分析,提出了改善中包鋼水穩(wěn)定性的措施。

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利用示蹤試驗(yàn),研究了在304不銹鋼生產(chǎn)過(guò)程中,鋼水接觸的各種冶金熔渣對(duì)連鑄坯中非金屬夾雜物的影響。研究發(fā)現(xiàn),aod鋼渣混出時(shí)進(jìn)入鋼水中的小渣滴是鋼中非金屬夾雜物的主要來(lái)源之一,而大包頂渣、中間包覆蓋劑和結(jié)晶器保護(hù)渣不會(huì)對(duì)鋼液造成明顯污染。

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采用金相顯微鏡、掃描電鏡等分析測(cè)試手段研究了ce對(duì)1cr17不銹鋼的凈化作用及其夾雜物的形態(tài)和顆粒直徑的影響。結(jié)果表明,ce可使1cr17鋼中的夾雜物的含量顯著降低,夾雜物的形態(tài)變小,高溫機(jī)械性能提高。

為了使鋼中的夾雜物更好的變性,在250kg非真空感應(yīng)爐上,對(duì)冷鐓鋼進(jìn)行了al和fesial脫氧后喂sicaba包芯線的研究,并作了喂sica包芯線的對(duì)比實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明,喂sicaba包芯線的效果優(yōu)于喂sica包芯線。表現(xiàn)在:能夠較快地使鋼液的全氧含量達(dá)到平衡;鋼液的全氧含量和夾雜物面積均有所下降;脫氧產(chǎn)物由al2o3變?yōu)閙cao·nal2o3或者caoal2o3sio2復(fù)合夾雜物,并近乎完全球化。

通過(guò)超聲波測(cè)厚發(fā)現(xiàn)某鋼板有厚度不一致的現(xiàn)象,經(jīng)超聲波、金相、力學(xué)等分析,確認(rèn)有非金屬夾雜物存在,得出分層的結(jié)論。

在石油套管螺紋加工的過(guò)程中,出現(xiàn)斷扣問(wèn)題,為此,對(duì)管體進(jìn)行了氣體含量及熱酸低倍檢驗(yàn),利用金相顯微鏡和掃描電鏡對(duì)其進(jìn)行微觀分析,分析表明,非金屬夾雜物是引起斷扣的主要原因;同時(shí)對(duì)夾雜物做了定性分析,找出其來(lái)源,并提出相應(yīng)的改進(jìn)措施。

為了提高攀鋼管線鋼的潔凈度,通過(guò)取樣,對(duì)攀鋼bof-lf-rh-cc工藝生產(chǎn)的管線鋼鈣處理后鋼中非金屬夾雜物作了定量的分析,找出鋼中夾雜物的類型、來(lái)源以及在不同工序的變化規(guī)律,提出改善管線鋼潔凈度的合理喂鈣量的建議。試驗(yàn)結(jié)果表明,在現(xiàn)有工藝條件下,喂鈣線長(zhǎng)度過(guò)大,會(huì)導(dǎo)致鋼中原有的氧化物夾雜變性過(guò)度,產(chǎn)生的高熔點(diǎn)夾雜物仍然不易上浮去除。同時(shí),過(guò)多的喂鈣量導(dǎo)致鋼液中產(chǎn)生大量cas和cao夾雜,造成了鋼液的污染。依照鈣硫比等于2.0進(jìn)行喂鈣,計(jì)算出合理的喂鈣線長(zhǎng)度在600m左右。

針對(duì)敬業(yè)鋼廠中厚板坯生產(chǎn)的現(xiàn)行工藝系統(tǒng),分析煉鋼工序中[n]、t[o]的變化趨勢(shì),整個(gè)煉鋼過(guò)程中夾雜物的形貌和數(shù)量變化。通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究,發(fā)現(xiàn)精煉后鋼中[n]、t[o]明顯下降,而在中間包澆注時(shí)[n]、t[o]上升,在澆注中期出現(xiàn)峰值,鋼水二次氧化。鋼中夾雜物的數(shù)量變化與[n]、t[o]基本一致,精煉后各爐次夾雜物的面積率分別下降約74%、51%、71%。

利用釩、鈦對(duì)高錳鋼進(jìn)行微合金化,研究釩、鈦對(duì)厚斷面高錳鋼鑄件中mns夾雜物形成與分布的影響。結(jié)果表明:添加0.02%～0.1%鈦和0.04%～0.1%釩能顯著地細(xì)化高錳鋼鑄件中mns夾雜物,并使之彌散分布。同時(shí)對(duì)高錳鋼鑄件中mns夾雜的形成機(jī)制進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)加入ti,v與n反應(yīng)形成高熔點(diǎn)的(ti,v)n相,凝固過(guò)程中,先析出的(ti,v)n相質(zhì)點(diǎn),成為后析出mns的異質(zhì)形核質(zhì)點(diǎn),使mns得到細(xì)化,彌散分布,從而提高了鑄件的力學(xué)性能。

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以大的試樣樣本為基礎(chǔ),利用顯微鏡、掃描電鏡和金屬原位分析儀,系統(tǒng)地分析試樣中的非金屬夾雜物和貝氏體組織對(duì)中厚板伸長(zhǎng)率的影響規(guī)律。試驗(yàn)結(jié)果表明:鋼中非金屬夾雜物和貝氏體組織是影響伸長(zhǎng)率的主要因素。鋼中非金屬夾雜物在種類、含量和分布上對(duì)板材的伸長(zhǎng)率降低有很大的影響,尤其是硫化物和硅酸鹽類夾雜的影響更為嚴(yán)重。試驗(yàn)結(jié)果也表明了條帶狀的貝氏體組織對(duì)板材的伸長(zhǎng)率減小的影響作用也是顯著的。它們之間有著較為密切的相關(guān)性。

用金相顯微鏡和掃描電子顯微鏡研究了盤(pán)條中非金屬夾雜物的形態(tài)與類型及其對(duì)盤(pán)條使用過(guò)程中斷裂行為的影響,并測(cè)試了盤(pán)條的抗拉強(qiáng)度。盤(pán)條在使用過(guò)程中發(fā)生斷裂,斷口呈杯錐狀和撕裂狀。裂紋萌生于非金屬夾雜物與基體的界面處;在后續(xù)的拉拔或捻股過(guò)程中,裂紋沿著夾雜物快速擴(kuò)展,導(dǎo)致鋼絲斷裂。

在結(jié)晶器電磁攪拌磁特征測(cè)量的基礎(chǔ)上,采用正交法進(jìn)行了結(jié)晶器電磁攪拌工藝參數(shù)對(duì)無(wú)縫管用20號(hào)連鑄坯中心裂紋影響的試驗(yàn)。優(yōu)化后的電磁攪拌工藝參數(shù)采用連續(xù)電磁攪拌方式、6hz的頻率和350a電流強(qiáng)度,鑄坯的中心裂紋可控制為平均0.17級(jí),等軸晶區(qū)的比例均大于45%,圓坯一次低倍合格率達(dá)到92.68%。

通過(guò)幾何相似1:3的水模型對(duì)原中間包和優(yōu)化的增設(shè)擋墻中間包進(jìn)行去除夾雜物的模擬試驗(yàn),根據(jù)水模擬試驗(yàn)結(jié)果,優(yōu)化了40t鋼包結(jié)構(gòu)并進(jìn)行高碳鋼82a和72a的生產(chǎn)試驗(yàn)。結(jié)果表明,增設(shè)擋墻優(yōu)化結(jié)構(gòu)后,中間包內(nèi)滯止時(shí)間和實(shí)際停留時(shí)間延長(zhǎng),活塞區(qū)比例提高,而死區(qū)比例減小;中間包結(jié)構(gòu)優(yōu)化后去除夾雜物的效果明顯提高,采用優(yōu)化的增設(shè)擋墻中間包生產(chǎn)的高碳鋼φ5.5mm盤(pán)條中夾雜物數(shù)量由原來(lái)的2.06~2.52個(gè)/mm~2降至0.20~1.06個(gè)/mm~2,最大夾雜物尺寸由原來(lái)的(9.87~13.37)μm×(6.29~9.44)μm降至(4.01~8.33)μm×(3.41~7.62)μm;鑄坯中大型夾雜物數(shù)量和尺寸也相應(yīng)降低。

在生產(chǎn)鋁鎮(zhèn)靜鋼的工藝條件下,研究了鋼包喂casi線處理后鋼中夾雜物的組成、形態(tài)、尺寸和分布等的變化規(guī)律。結(jié)果表明,喂線后鋼中鈣鋁比達(dá)到0.09以上時(shí),鋼中的al2o3類夾雜物能獲得較好的變性;夾雜物中的鈣鋁比隨喂線后鋼中鈣鋁比的增大呈線性增加趨勢(shì);較高的鋼中鈣鋁比有利于連鑄坯中大顆粒夾雜物的去除,有利于鋼中夾雜物球化率的提高

在生產(chǎn)鋁鎮(zhèn)靜鋼的工藝條件下，研究了鋼包喂ｃａｓｉ線處理后鋼中夾雜物的組成、形態(tài)、尺寸和分布等的變化規(guī)律。結(jié)果表明，喂線后鋼中鈣鋁比達(dá)到０．０９以上時(shí)，鋼中的ａｌ２ｏ３類夾雜物能獲得較好的變性；夾雜物中的鈣鋁比隨喂線后鋼中鈣鋁比的增大呈線笥增加趨勢(shì)；較高的鋼中鈣鋁比有利于連鑄坯中大顆粒夾雜物的去除，有利于鋼中夾雜物球化率的提高。

采用金相法，電子探針及氣相色譜分析的方法，對(duì)承德鋼廠生產(chǎn)的２０管坯和荒管（包括２００個(gè)夾雜及氣體試樣）中的非金屬夾雜物及氧、氮含量作出了定量的分析與研究。進(jìn)而提出了改進(jìn)冶煉操作和脫氧工藝的措施。為減少冶金缺陷、凈化鋼水、提高產(chǎn)品全格率，提供了依據(jù)。

為了減少鋼中夾雜物含量,控制其形態(tài)分布,采用超聲波直接引入高溫鋼液進(jìn)行處理的方法,對(duì)比研究了超聲波處理、吹氬處理和吹氬超聲波同時(shí)處理對(duì)鋼中夾雜物的作用效果.結(jié)果表明,吹氬處理可以彌散細(xì)化鋼中的夾雜物,但是效果相對(duì)較差.超聲波處理后鋼中夾雜物的當(dāng)量個(gè)數(shù)和平均直徑分別為167個(gè)/mm2和1.243μm,夾雜物相對(duì)比較細(xì)小.吹氬超聲同時(shí)處理也可以細(xì)化鋼中的夾雜物,但是夾雜物的當(dāng)量個(gè)數(shù)和平均直徑略大于單獨(dú)超聲波處理時(shí)鋼中夾雜物的當(dāng)量個(gè)數(shù)和平均直徑.