轧管过程中内鼓包缺陷的案例分析

针对此次N80 1类139.7 mm×7.72 mm规格套管在PQF连轧生产过程中出现的钢管内鼓包缺陷,利用金相和能谱分析的方法,对缺陷样品的缺陷形貌、显微组织、夹杂物形态等进行分析.结果表明此次管体内鼓包缺陷是由于管坯内部存在大量夹杂物偏聚,致使管体壁厚中间部位产生分层,导致定径过程中在管体分层部位内壁被挤起而形成凸包缺陷.     

37Mn5钢管内壁鼓包缺陷分析

37Mn5钢管热轧矫直后在内管壁出现鼓包缺陷,为了查找鼓包产生原因,采用显微镜和扫描电子显微镜等设备对鼓包的形貌、微观组织、化学成分及鼓包区域的形貌等内容进行了分析。结果表明:钢管化学成分和组织正常,钢管基体和鼓包区域含有较多相同的夹杂物,夹杂物均含有Ca、O、Fe、Na、K、Mg 等元素,这些元素组成含有多种氧化物和结晶器保护渣的大尺寸复合型夹杂物。进而得知钢管的鼓包缺陷产生原因:由于钢管内存在大量此类复合夹杂物在穿管过程中和钢管基体间的接触层面脱离并逐渐萌生裂纹,裂纹在比较大的周向压力作用下向内壁凸起并形成鼓包。     

连铸圆管坯穿管内鼓包原因分析与控制

针对由连铸坯生产N80级石油套管时钢管内表面出现的鼓包缺陷问题,采用金相显微镜和扫描电镜对其进行了研究分析,发现鼓包缺陷内部存在聚集的大型夹杂物。鼓包缺陷的形成是在穿管深加工过程中管壁不断减薄,夹杂物逐渐外露,内表皮外翻所致。鼓包处的夹杂物是以铝酸钙组分为主,还存在少量结晶器保护渣和水口侵蚀后的剥落物。聚集的大型夹杂物与钢水的纯净度、下水口侵蚀和结晶器液面波动有关。     

37Mn5钢管内壁鳞片状缺陷原因分析及改进措施

针对37Mn5钢管生产过程中,管坯穿管后钢管内壁出现大量鳞片状缺陷的情况,采用宏观观察、化学分析、微观分析等方法对鳞片状缺陷产生的原因进行研究。结果表明,37Mn5钢管内壁存在多种大型夹杂物,管坯在进行穿管时,随着管壁厚度的减小,夹杂物会导致钢管内壁产生鳞片状缺陷。采取减少钢中大型夹杂物含量等改进措施后,钢管内壁鳞片状缺陷明显减少。     

夹杂物对TP347H不锈钢Φ108 mm x 15 mm荒管裂纹缺陷的影响和工艺改进

试验TP347H钢(/%:0.08C,0.36Si,1.27Mn,0.020P,0.000 5S,18.10Cr,10.80Ni,0.78Nb,0.007Cu)Φ108 mm×15 mm荒管的生产流程为:铁水预处理-90 t K-OBM-S熔炼-VOD-LF-220 mm×220 mm方坯连铸-热轧Φ110 mm管坯-穿孔成荒管。对荒管内壁酸洗检验后发现批量间断无规律的裂纹缺陷。经检测确认荒管内壁缺陷是由于外来大型复合夹杂物在基体形成"夹层",在锥形挤压穿孔过程中,基体金属受力不均匀产生破裂,导致形成内壁裂纹。通过延长LF弱搅拌和镇静时间,保持中间包钢水容量20 t,提高浸入式水口质量,水口烘烤温度由≥800℃提高至≥1 000℃,使管坯中各类夹杂物为0～1.0级,荒管内壁缺陷率由3.41%下降至0.01%以下。     

夹杂物对TP347H不锈钢Φ108 mm×15 mm荒管裂纹缺陷的影响和工艺改进

试验TP347H钢(/%:0.08C,0.36Si,1.27Mn,0.020P,0.000 5S,18.10Cr,10.80Ni,0.78Nb,0.007Cu)Φ108 mm×15 mm荒管的生产流程为:铁水预处理-90 t K-OBM-S熔炼-VOD-LF-220 mm×220 mm方坯连铸-热轧Φ110 mm管坯-穿孔成荒管。对荒管内壁酸洗检验后发现批量间断无规律的裂纹缺陷。经检测确认荒管内壁缺陷是由于外来大型复合夹杂物在基体形成"夹层",在锥形挤压穿孔过程中,基体金属受力不均匀产生破裂,导致形成内壁裂纹。通过延长LF弱搅拌和镇静时间,保持中间包钢水容量20 t,提高浸入式水口质量,水口烘烤温度由≥800℃提高至≥1 000℃,使管坯中各类夹杂物为0～1.0级,荒管内壁缺陷率由3.41%下降至0.01%以下。     

高钛钢连铸结晶器内“结鱼”的形成

针对高钛钢连铸结晶器内“结鱼”问题，采用SEM-EDS分析方法，观察了结鱼物和铸坯缺陷的形貌，测定了结鱼物和铸坯缺陷化学组成，分析了高钛钢内TiN夹杂物形成的热力学条件，探讨了结鱼物形成的机制。结果表明：高钛钢连铸坯缺陷样主要由钢基体、孔洞、保护渣、钙钛矿和TiN等物质组成，其与结鱼物的组成较为接近，缺陷样内存在着7～8μm的TiN聚集现象；当钢中全氮质量分数低于46×10^-6时，高钛钢钢液的TiN夹杂物生成与非稳态生产有关；高钛钢结晶器内的结鱼物和连铸坯夹渣缺陷的产生与钢液中TiN的生成及其在钢渣界面处聚集有关。     

IF钢冷轧板表面缺陷研究

对IF钢冷轧板表面缺陷进行了分析研究,发现该缺陷是由夹杂物引起的,夹杂物为Al2O3颗粒与CaO-SiO2-A12O3-MgO—Na2O-K2O系的复杂氧化物。其来源很可能是中间包覆盖渣与浸入式水口内堵塞物的结合物。在轧制过程中,夹杂物的脆性部分被碾碎,呈颗粒状零散分布;塑性部分被碾平,不均匀地分布在铁基体表面上。     

Φ168mm×5mm 20钢管内折缺陷原因分析及改进措施

采用宏观观察、化学分析、微观分析等方法对20钢管内折缺陷产生的原因进行了分析和研究.结果表明,内折缺陷周围存在大量大级别的夹杂物,在穿管过程中夹杂物逐渐靠近内壁而形成内折缺陷.在生产中,通过采用精炼渣面用SiC替代铝粒脱氧、精炼软吹时间保持在≥15 min和连铸拉速由原2.1 m/min降至1.9 m/min等措施,管...     

37Mn5钢精炼过程夹杂物转变机理

 钢中非金属夹杂物在精炼过程中发生成分转变,影响最终产品性能。37Mn5石油套管钢生产精炼过程中,在不进行钙处理的条件下,夹杂物成分从LF炉进站时的Al₂O₃转变为软吹结束时的Al₂O₃-CaO-SiO₂-MgO-CaS复合夹杂物。为研究夹杂物改性原因,揭示夹杂物转变机理,从生产现场取钢样进行夹杂物分析。结果表明,大尺寸夹杂物与一般尺寸夹杂物的成分存在显著差异,随着精炼过程的进行,不同尺寸夹杂物成分和数密度变化趋势也有所不同。大于10 μm的夹杂物成分接近精炼渣,可能是由渣进入钢液引起的。在硅铁合金中钙的质量分数为1.17%,会起到类似钙处理的效果,快速生成大量小尺寸CaS夹杂物。通过对夹杂物成分、数量、形貌进行分析,结合渣成分和热力学计算结果,得到了37Mn5钢精炼过程夹杂物经历脱氧、耐材侵蚀、渣进入钢液、合金带入钙与钢液反应、夹杂物与钢液反应等过程,以及成分发生转变的机理。     

N08811耐蚀合金管坯探伤缺陷成因分析及工艺优化

N08811是一种典型的Fe-Ni基耐蚀合金,具有优异的耐高温氧化和腐蚀性能,广泛应用于石油、化工、光伏、核电等领域。永兴特钢是国内Incoloy 800系列棒线材的主要生产商之一,其生产过程中管坯常出现超声探伤不合格的问题,导致成品降级甚至报废。为降低探伤报警率,首先利用扫描电镜对N08811管坯缺陷类型进行分析,然后梳理了冶炼过程钢液、炉渣及夹杂物的演变行为,并进一步结合FactSage等热力学软件和渣-钢平衡模型分析了缺陷的形成机理。通过研究发现,探伤报警处存在高熔点Al₂O₃-MgO-TiO_x氧化物与TiN组成的复合大尺寸团簇夹杂物,AOD-LF冶炼过程中钢液与炉渣存在强烈的氧化还原反应,持续的渣钢反应致使钢液中形成大量小尺寸Al₂O₃-MgO-TiO_x类高熔点夹杂物,这些夹杂物在凝固过程中聚集并诱导了TiN团簇夹杂物的形成。为减少高熔点夹杂物的生成,依据渣-钢平衡模型计算得出该钢种的平衡渣系组成,对原工艺进行优化改进,取得较好的实践效果。工艺改进...     

20号钢管表面裂纹成因与防治

金相研究结果表明；安阳２０号管坯表面裂纹可分为气泡型与夹杂诱发型两种。气泡与夹杂是导致钢管表面裂纹的重要原因，诱发表面裂纹的杂夹物来源于：钢水脱氧与二次氧化：出钢与浇铸过程中炉内下渣和铸锭保护渣卷入钢水；钢锭与圆坯在轧制加热过程中过烧表面裂纹氧化产生氧化物夹杂，工业试验结果表明：通过喂丝与吹氩搅拌等强化脱氧措施可将钢中ＪＩＳ夹杂物指数明显降低；同时严格执行开坯与轧管钢锭与管坯的加热制度，２０号钢管     

卷渣类夹杂物在结晶器钢液中成分转变的动力学模型

国内某厂镀锡板缺陷处夹杂物主要来自结晶器保护渣的卷入,但其成分与结晶器保护渣有明显差别。为了进一步研究这种成分差别的原因,建立了耦合热力学平衡和动力学扩散的结晶器卷渣类夹杂物的成分转变动力学模型,明确了卷渣类夹杂物的尺寸和密度对其成分转变的影响规律,并通过对结晶器和液相穴内的钢液流动和夹杂物运动的数值模拟研究了夹杂物在钢液中的停留时间。结果表明:结晶器保护渣卷入钢液后与钢液不断发生反应,成分会发生明显改变。卷渣类夹杂物转变为缺陷处夹杂物所需要的时间与夹杂物尺寸以及夹杂物密度有关,夹杂物的尺寸和密度越大,转变为缺陷处夹杂物成分所需的时间越长。卷渣类夹杂物转变为缺陷处夹杂物所需时间与夹杂物尺寸呈幂函数关系,与夹杂物密度呈二次函数关系。夹杂物在钢液中的平均停留时间随夹杂物直径的增大而减小,并且随着拉速的增大而减小。小尺寸夹杂物一旦被卷入钢液中,将有充足的时间转变为缺陷处的成分。大尺寸夹杂物在钢液中的平均停留时间小于成分转变时间,但最大停留时间远大于成分转变所需时间,表明部分大尺寸夹杂物依然具有充足的停留时间转变为缺陷处的成分。      

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。     

20~#圆钢穿管裂纹分析及改进

天钢生产的20~#钢的管坯在穿孔后的荒管上出现外折叠和端部对称裂纹等缺陷。荒管缺陷部位的化学成分、非金属夹杂物、金相组织,夹杂物能谱、低倍组织等分析结果表明,裂纹产生的原因是连铸管坯坯料脱方导致内部产生对角裂纹,其在棒材热轧过程中未焊合,遗留在圆钢基体内,在穿管时裂纹发生扩展所致。提出了改进措施,包括:冶炼过程中在成分控制标准范围内增加Mn/S比例、增强搅拌、造还原性白渣,深层次脱氧脱硫,尽量保持恒定的连铸拉速,选用与拉速匹配的连铸保护渣,保证轧制工艺件质量等,实施后解决了前述问题。     

HR-2钢电渣工艺及夹杂物去除研讨

HR-2钢对夹杂物要求很严，采用一般电渣重熔工艺难以使夹杂物级别符合技术条件要求。本文对采用不同渣系电渣重熔工艺进行了研究和讨论，认为控制电渣重熔过程的熔化速度和选择对夹杂物吸附强的渣系有利于去除钢中夹杂物。     

LD-LF-CC工艺生产20管坯钢洁净度分析试验

为考察宣钢LD—LF—CC工艺生产的20管坯钢的洁净度,对LF炉—中间包—铸坯工序跟踪取样,采用氧氮化学分析、光学显微镜分析、扫描电镜-能谱分析和大样电解等方法研究了各工序夹杂物的形貌、尺寸、数量及组成。结果表明,从中包到铸坯增氮明显,氧含量呈下降趋势;钢中夹杂物类型常规,主要为复合氧化物类和由复合氧化物、硫化钙构成的复合夹杂物。大型夹杂物来源主要是渣层、耐火材料和二次氧化产物等。铸坯中大型夹杂物含量较高,表明中间包去除大型夹杂物效果欠佳,结晶器环节存在较明显的卷渣现象。     

超低氧石油套管钢LF-VD过程非金属夹杂物的转变

系统分析和研究了采用“EAF→ LF→VD→CC”工艺流程生产试验钢时,各工序的全氧与氮含量的变化情况、钢液中非金属夹杂物的生成与变化以及精炼初渣对夹杂物去除的影响.结果表明:试验钢在LF精炼过程中w(T.O)平均下降42.83％,经VD真空处理后w(T.O)和w(N)平均下降48.77％和10.72％.在LF精炼过程中,钢液中非金属夹杂物按“Al2O3系夹杂物→MgO-Al2O3系夹杂物→CaO-MgO-Al2O3系夹杂物”顺序转变,其中MgO-Al2O3系夹杂物向CaO-MgO-Al2O3系夹杂物转变是由外向内逐步进行,并且夹杂物中CaO与MgO互不相溶.精炼初渣碱度控制在2.5左右对于炉渣吸收夹杂较为有利.     

SPA-H钢LF精炼过程非金属夹杂物行为研究

对武汉钢铁股份有限公司条材总厂"BOF→LF→CSP"工艺生产SPA-H钢2个炉次的LF精炼过程进行了系统取样,并利用Aspex自动扫描电子显微镜分析统计了钢中夹杂物的成分、尺寸、面积和数量。研究发现,当钢-渣反应和钢-炉衬反应达到平衡时夹杂物在CaO-Al2O3-MgO三元系相图中呈直线分布,通过对比2个炉次钢中夹杂物的转变,说明控制精炼渣成分和精炼时间,可以使部分Al2O3夹杂物进入CaO-Al2O3-MgO三元系低熔点区,并且在软吹过程中能够获得较好的夹杂物去除效果。