高级别管线钢冶炼关键技术分析

根据本课题组在国内多家钢厂高级别管线钢方面的系统取样研究和工艺调研,综合分析了管线钢中硫、磷、氮、氧、氢、夹杂物、窄成分冶炼以及铸坯质量控制的关键技术.管线钢生产中铁水预处理、转炉冶炼、精炼、连铸等炼钢过程的系统优化,以及结合高级别管线钢各元素控制的特点和要求的针对性技术系统集成是管线钢杂质元素和夹杂物控制的两个重要方面;采用新的夹杂物改性标准对高级别管线钢钙处理进行控制和加强非稳态浇铸期连铸工艺技术的改进是控制夹杂对管线钢性能危害的关键;连铸工序的工艺优化和完善的设备管理,以及精炼工艺的配合实现无缺陷铸坯生产是高级别管线钢质量稳定的重要保障.     

LF精炼过程钢中显微夹杂物及工艺优化

通过对某钢厂LF精炼过程中氧氮含量变化以及显微夹杂物类型、数量和粒径的分析,对现有LF精炼工艺进行优化.提出白渣冶炼采用CaO-SiO2-Al2O3-MgO-CaF2渣系,LF精炼末期弱氩气软吹,以促使粒径＜10μm夹杂上浮.     

BOF-LF-CSP与BOF-渣洗-CSP工艺生产Q235B钢中夹杂物对比分析

采用金相显微镜对BOF-LF-CSP与BOF-渣洗-CSP工艺所生产Q235B钢中非金属夹杂物数量和组成进行对比分析。结果表明,两工艺过程中各粒径颗粒夹杂物在总体上均减少,且粒径越小,其趋势越加明显;两工艺夹杂物总去除量分别为73.5%和72.3%,其中大部分夹杂物在转炉终点至LF前阶段被去除。BOF-渣洗-CSP工艺中夹杂物以Al2O3、FeS·MnS、CaO为主。两工艺过程中夹杂物演变规律相似,出钢渣洗效果明显,由此表明BOF-渣洗-CSP工艺生产可行。     

钛合金化过程对钢液洁净度的影响

重点考察了Ti合金化过程中影响Ti收得率的主要因素,并对比分析了Ti合金化前后夹杂物的物相变化及夹杂物的去除效果.控制氧活度a[O]<350×10-6,Al、Ti合金加入时间间隔大于3 min,可以保证Ti收得率>85%;当a[O]>350×10-6时,需控制Al、Ti合金加入时间间隔为5 min以上.相同a[O]和[Al]s情况下,延长Al、Ti加入时间间隔可以有效提高Ti收得率.RH处理过程中,钢包内当量直径>200μm的Al2O3夹杂物在5 min内基本可以上浮去除,但相同尺寸的A-Ti-O复合夹杂的去除时间要比Al2O3长1～2 min.Ti合金加入后,Al2O3夹杂物周围会形成Al-Ti-O的复合夹杂,这些夹杂物的形成降低Ti的收得率.     

高级别管线钢钙处理冶金效果研究

针对管线钢L360QS进行了钙处理实验研究,考查钢液中[Ca]、[S]对夹杂物变性的影响.结果表明,钢中的硫被脱到0.002%～0.003%(质量分数)范围内的较低水平,脱硫率最高达85.0%,与实验预期吻合.随着钢液中[S]增加,夹杂物中CaS+MnS的平均质量分数相应增加,但夹杂物中的CaS含量不一定增加.钙对夹杂物变性作用非常明显,[Ca]相对高的管线钢,其夹杂物绝大多数都变性为球形的含CaS钙铝酸盐复合夹杂,不存在MnS夹杂和MgO.Al2O3夹杂.为使氧化夹杂和硫化夹杂都变性完全,钢液中的硫的质量分数应控制在0.002%左右,钙的质量分数应控制在0.003 5%～0.004 0%,且[Ca]/[S]>1.9.     

高级管线钢生产适宜洁净度的研究

通过对X70管线钢生产过程中的钢水洁净度的研究与评价,对高级别管线钢生产中适宜洁净度的选取和控制进行了初步研究和探讨.研究结果表明:管线钢质量的提高与钢水洁净度的提高并不存在着线性关系,不应追求过高的钢水洁净度,注重在合理的钢水洁净度的情况下,寻求均匀、细小、弥散的夹杂物分布更加有利于降低生产成本、提高管线钢的质量.     

RH生产X70管线钢的不同工艺研究

从冶金效果、设备性能、工艺条件等方面对LF-RH与RH-LF二次精炼法进行了全面的研究,分析了两种工艺下RH真空处理的特点,对两种工艺下管线钢中有害元素及夹杂物的控制进行了讨论.LF-RH与RH-LF工艺下生产的X70管线钢铸坯中的T[O]平均为14×10-6和19×10-6,显微夹杂物个数分别为2.48个/mm2和2.62个/mm2,达到很高的洁净度水平.LF-RH工艺铸坯中氮平均为53×10-6,RH-LF工艺条件下铸坯氮含量为平均38×10-6,为以后生产更高质量的管线钢积累了经验.     

钛合金化过程对钢液洁净度的影响

重点考察了 Ti 合金化过程中影响 Ti 收得率的主要因素,并对比分析了 Ti 合金化前后夹杂物的物相变化及夹杂物的去除效果.控制氧活度 a[O]<350×10?6,Al、Ti 合金加入时间间隔大于3 min,可以保证 Ti 收得率>85%;当a[O]>350×10?6时,需控制 Al、Ti 合金加入时间间隔为5 min 以上.相同 a[O]和[Al]s 情况下,延长 Al、Ti 加入时间间隔可以有效提高 Ti 收得率. RH 处理过程中,钢包内当量直径>200μm 的 Al2O3夹杂物在5 min 内基本可以上浮去除,但相同尺寸的 A-Ti-O 复合夹杂的去除时间要比 Al2O3长1～2 min. Ti 合金加入后,Al2O3夹杂物周围会形成Al-Ti-O 的复合夹杂,这些夹杂物的形成降低 Ti 的收得率.     

BOF-LF-CC工艺生产50 CrVA弹簧钢洁净度研究

通过对国内某钢厂BOF-LF-CC工艺生产50CrVA弹簧钢进行全流程连续取样,综合分析了冶炼过程中总氧( T. O.)、N含量变化,非金属夹杂物的衍变规律,以及铸坯中大型夹杂物的特征.结果表明,LF精炼前T. O.和N的平均含量分别为106×10-6和13×10-6,铸坯中分别为15×10-6和39×10-6,LF过程脱氧效果明显;运输和浇注过程存在较明显的二次氧化现象,需要加强大包到中间包的保护浇注;铸坯中夹杂物主要为CaO-Al2 O3-MgO和CaO-Al2 O3-SiO2复合氧化物夹杂,其中Al2 O3含量(质量分数)较高,达到60%~70%,未得到低熔点夹杂物,可通过适当提高精炼渣碱度,或喂入适量钙线促使夹杂物充分转变为成分更加均匀的低熔点夹杂物;大型夹杂物以CaO和CaO-Al2 O3-SiO2-( MgO)球状氧化物为主,还存在一定比例的纯Al2 O3夹杂物,需要延长钢包弱搅拌时间使夹杂物充分上浮.     

X100管线钢中的异常偏析带分析

针对X100管线钢中出现的的异常偏析带,利用金相显微镜、扫描电镜及其EDS系统等进行了组织观察、线扫描成分分析以及拉伸、冲击断口的观察和夹杂物分析.分析结果表明,该偏析带组织为多边形铁素体,且出现晶粒大小不一的混晶现象,与周围板条状贝氏体基体之间差别较大;偏析带的碳含量偏低,锰、硅及氧含量偏高,在拉伸及冲击断口的厚度中心及一侧的1/4处均有分层现象,在冲击断口1/4处观察到夹杂物带,部分夹杂物呈片状,严重恶化了试验钢的冲击韧性.     

EAF-LF/VD-CC流程生产高压锅炉钢的工艺

天津钢管集团有限公司炼钢厂采用EAF全程泡沫渣埋弧操作、EBT出钢合金化、LF复合精炼渣精炼、VD处理后喂硅钙线、连铸全程保护浇铸生产高压锅炉钢12Cr1MoVG.通过系统取样、示踪剂追踪、综合分析等方法,对LF处理前后、中间包钢水和连铸坯中总氧(T[O])、显微夹杂及大型夹杂物的数量及变化情况进行了全面研究.结果表明,LF/VD精炼后钢液T[O]平均为15×10-6,中间包T[O]为17×10-6,铸坯为18×10-6～24×10-6;铸坯中的显微夹杂物数量是3.53mm-2,主要为球形钙铝酸盐、硅铝酸盐和铝酸盐与硫化物的复合夹杂,90%以上的夹杂物尺寸小于10μm;铸坯中大型夹杂物有铁铝硅酸盐、钙镁硅酸盐等.低倍组织均匀细致,表面质量良好,轧管各项技术指标均达到GB5310要求.     

Microstructure and Mechanical Properties of X80 HTP Pipeline Steel Produced by Steckel Mill

The demand for energy becomes a bottleneck in development of China. Economically delivering natural gas and oil through pipeline is an urgent problem to be solved. In the present work, X80 pipeline steel with high toughness and thickness 21.0 mm was produced through HTP （ High Temperature Processing） by Steckel mill rolling. And the microstructure and mechanical properties of the X80 pipeline steel, which produced by different processing parameters such as reheating temperature of slabs, resume temperature, finishing temperature, accelerated cooling exit temperature and cooling rate, were analyzed. The results show that finishing temperature of 800 - 820℃ and cooling rate above 20℃/s are necessary to obtain fine and uniform acicular ferrite with high solute niobium in XS0 pipeline steel.     

控轧控冷工艺对X120管线钢碳氮化物析出的影响

采用不同的控轧控冷工艺研究了未再结晶区变形量、冷却速度和终冷温度等轧制工艺参数对X120管线钢碳氮化物析出的影响,并根据Orowan机制对析出相强度贡献量进行了理论估算.结果表明:轧制工艺的变化对析出相的类型与相结构没有影响;提高未再结晶区变形量主要可促进铌的析出,并有利于提高X120管线钢的屈服强度;冷却速度和终冷温度对X120管线钢碳氮化物析出的影响较小.     

不同洁净度条件下253MA钢中夹杂物的析出行为

基于多相多组元反应平衡原理及凝固过程固液相界面的溶质再分配理论,建立了253MA钢凝固过程中夹杂物析出与溶质元素偏析的耦合热力学模型,并验证了模型预测的准确性.在本模型计算条件下,253MA耐热钢中析出的夹杂物主要为Ce2O3,Ce2O2S,Ce3S4,CeS,CeN,SiO2,MnS.当氧的质量分数低于0006%时,Ce2O3夹杂析出的条件为［%O］/［%S］＞1;当氧的质量分数高于0006%时,Ce2O3夹杂析出的条件为［%O］/［%S］＞2.当氧的质量分数低于00046%时,若［%O］+［%S］＞0009,则耐热钢中可以析出Ce3S4,而CeN夹杂无法析出;若［%O］/［%S］＜1,则钢中可以析出CeS夹杂,且随着硫的质量分数的增加,CeS逐渐向Ce3S4转变.当氧的质量分数高于00046%时,CeN夹杂析出的条件为2［%O］+［%S］＜0014.     

热轧管线用钢轧制工艺及数学模型

介绍高韧性管线钢技术开发中的轧制工艺及数学模型。在综合测定的基础上，对轧制工艺及力能参数进行了全面的分析；采用热加工模拟机，对轧制规程和控冷制度进行了试验研究，对热轧工艺提出改进；在研制材料变形抗力模型时，考虑了残余应变的影响；利用生产数据，建立起轧制压力模型和能耗模型     

Cleanliness of Ti-bearing Al-killed ultra-low-carbon steel during different heating processes

During the production of Ti-bearing Al-killed ultra-low-carbon (ULC) steel, two different heating processes were used when the converter tapping temperature or the molten steel temperature in the Ruhrstahl-Heraeus (RH) process was low:heating by Al addition during the RH decarburization process and final deoxidation at the end of the RH decarburization process (process-I), and increasing the oxygen content at the end of RH decarburization, heating and final deoxidation by one-time Al addition (process-Ⅱ). Temperature increases of 10℃ by different processes were studied; the results showed that the two heating processes could achieve the same heating effect. The T.[O] content in the slab and the refining process was better controlled by process-I than by process-Ⅱ. Statistical analysis of inclusions showed that the numbers of inclusions in the slab obtained by process-I were substantially less than those in the slab obtained by process-Ⅱ. For process-I, the Al₂O₃ inclusions produced by Al added to induce heating were substantially removed at the end of decarburization. The amounts of inclusions were substantially greater for process-Ⅱ than for process-I at different refining stages because of the higher dissolved oxygen concentration in process-Ⅱ. Industrial test results showed that process-I was more beneficial for improving the cleanliness of molten steel.     

IF钢生产过程非金属夹杂物的演变行为

在DS-LD-RH-CC工艺IF钢工业生产过程系统取样和全氧含量、氮含量、非金属夹杂物形貌和化学成分检测的基础上,结合热力学分析,研究了非金属夹杂物含量、形貌与成分的演变过程.结果表明,冶炼过程钢中全氧含量逐渐降低,但需控制钢包渣氧化性以进一步降低铸坯中全氧含量;在浇铸过程中发生明显的增氮现象,应进一步加强保护浇铸,控制浇铸过程钢水增氮;在RH精炼过程中,脱氧后主要生成团簇状单一Al2O3夹杂物,Ti合金化后生成球形Al-Ti-O和内外分层的Al-Ti-Ca-Mg-O复合夹杂物;在钢水凝固过程中,生成了内层为Ti-Al-Mn-O-S、外层为TiN和AlN的复合夹杂物.在铸坯中还存在由结晶器卷渣导致的含有K,Na成分的Ti-Al-Ca-Si-Mn-O大型复合夹杂物.     

LF炉冶炼超低硫钢的工艺条件

提出了采用热力学计算分析确定LF炉冶炼超低硫钢工艺条件的方法·分析表明,可通过提高炉渣碱度、强化渣钢脱氧、控制渣钢原始硫质量分数和渣质量,来实现超低硫钢的冶炼·150tLF炉生产实践表明,在原始钢水硫平均为00146%条件下,通过控制规定的工艺条件,经LF处理后的钢水硫质量分数平均可达00044%·再经VD处理后,可实现成品硫质量分数为00027%的超低硫钢生产·在上述条件基础上,将原始硫质量分数控制在00058%以下或保证渣金硫的分配比在250以上或采用双渣操作,LF炉可精炼0002%以下极低硫钢     

网络模拟转炉冶炼管线钢工艺

简要介绍钢铁大学网络模拟转炉炼钢模块,通过理论分析并结合模拟冶炼结果,对转炉冶炼的供氧制度、造渣制度、温度制度以及不同供氧强度下的脱碳速度进行了分析研究,为网络模拟炼钢学习提供理论依据和经验指导。