Ca-Mg处理对X80管线钢夹杂物及性能的影响

在工业生产中进行了X80管线钢Ca-Mg复合处理与Ca处理工业试验。分析了Ca-Mg复合处理和Ca处理钢中夹杂物的变化特征,研究了Ca-Mg复合处理对X80管线钢中夹杂物及性能的影响。结果表明：Ca-Mg处理钢中夹杂物主要是Mg-Ca-Al-O系夹杂,Ca处理钢中夹杂物主要是Ca-Al-O系夹杂;Ca-Mg处理钢中粒径小于1μm的夹杂物数量密度相对较高,大于1μm的夹杂物较少;Ca-Mg处理钢中存在大量尺寸细小的TiN夹杂物,可以起到细化晶粒、提升焊接热影响区韧性的作用。在100 kJ/cm的焊接线能量下,其焊接热影响区韧性大幅度提高。     

X80管线钢洁净度研究

对X80管线钢中非金属夹杂物进行金相观察、大样电解和扫描电镜分析。结果表明:从LF进站到铸坯过程中显微夹杂物呈显著的下降趋势,降幅达77.77%,在LF和RH精炼过程中,夹杂物数量降低最为明显;铸坯中夹杂物主要类型为CaO-CaS-Al2O3复合夹杂,其xCaO/xAl2O3小于12 CaO·7Al2O3的xCaO/xAl2O3=1.71,夹杂物变性效果较差。X80管线钢从转炉终点到铸坯过程中,平均T.O呈下降趋势,LF进站到钙处理后,平均w(T.O)减少了2.06×10-6,RH精炼过程平均w(T.O)降低了2.27×10-6,需提高LF精炼操作水平和RH精炼操作稳定性。RH出站到铸坯是一个增氮的过程,增氮质量分数为2.27×10-6,保护浇铸水平较高;铸坯中大型夹杂物数量为1.46 mg/10 kg,夹杂物主要为球状的钙铝酸盐夹杂物、硅铝酸盐夹杂物以及与镁铝尖晶石形成的复合夹杂物。     

X80高级别管线钢的洁净度

针对莱芜钢铁集团120 t顶底复吹转炉(脱磷)→120 t顶底复吹转炉(脱碳)→LF→RH→CC试生产X80管线钢的生产工艺,采取示踪剂示踪、系统取样、综合分析的方法,对LF精炼前后、RH精炼前后,中间包和铸坯中总氧、氮、显微夹杂物和铸坯中大型夹杂物的变化进行了系统的研究。研究结果表明,铸坯中总氧含量平均为8×10-6,氮含量平均为58×10-6(质量分数,下同),96%的显微夹杂物的尺寸小于2μm,平均为2.50个/mm2,大型夹杂物平均为2.23 mg/10 kg。铸坯中氮含量较高,精炼过程夹杂物变性效果较差。     

X80管线钢精炼过程中夹杂物行为研究

研究了国内某厂生产X80管线钢精炼过程中夹杂物的转变.BOF出钢阶段加铝脱氧,钢中夹杂物以伴有极少量MgO的Al2O3为主;LF过程采用高碱度高还原性渣精炼,钢中Al2O3夹杂物向钙铝酸盐和CaO-MgO-Al2O3复合夹杂物转变,平均成分靠近低熔点区;RH真空处理后,夹杂物中Al2O3和MgO的含量减少,CaO含量增加,夹杂物成分分布较为分散;钙处理后,钢中CaO-MgO-Al2O3复合夹杂比例明显减少,CaO与CaS比例明显增加,夹杂物平均成分已经远离低熔点区,达到了高品质管线钢的冶炼效果.     

管线钢LF精炼过程夹杂物行为研究

探讨了不同精炼周期和钢包底吹氩制度对管线钢中夹杂物去除效果的影响.结果表明,LF精炼过程钢中全氧去除率约为20%,氮含量变化不明显;LF从进站到出站,夹杂物面积比可降低40%～50%,小颗粒夹杂物粒度分布比例增加,其中2～5 μm小颗粒夹杂,由进站时的40%～50%提高到出站时的80%～90%,但最大夹杂物粒度没有明显变化.     

X70管线钢的夹杂物控制

通过工厂试验研究了X70管线钢冶炼过程中钢包顶渣成分、软搅拌的氩气流量以及浇铸温度对铸坯洁净度的影响;应用超声波C-Scan探测铸坯中的大型夹杂物（100μm以上）;并用扫描电镜对铸坯中夹杂物的成分进行了分析。试验结果表明：当氩气流量为15m^3／h左右时,软搅拌能有效地去除钢水中的小型夹杂物;当钢包顶渣的氧化性降低且...     

管线钢冶炼过程夹杂物行为研究

对管线钢从精炼开始到轧材整个生产过程中夹杂物的行为进行了研究。采用金相、化学等各种分析手段,分析了管线钢钢水、连铸坯及热轧卷的洁净度的变化。试验结果表明：现有的生产工艺在稳态浇注时钢水的洁净度满足产品质量要求,LF精炼后钢中夹杂物的含量明显降低。钢水和稳定态铸坯没有发现大于20μm的夹杂物和聚集的夹杂物。非稳态的头坯热轧卷2m长度内氧化铝夹杂超标,主要位于铸坯的内孤表面;头坯热轧卷的夹杂物检测中发现了K2O等成分,表明开浇过程由于拉速变化引起结晶器卷渣。     

镁对X120管线钢夹杂物的作用

 运用热力学计算了X120管线钢中氧化镁及其复合夹杂物在钢液中的析出条件,以X120管线钢酸溶铝目标质量分数0.025%为例,0.00046% 0.0033%,钢中将有MgO生成。在X120管线钢的成分下,w(［Ti］)=0.016%时,w(［Mg］)=00008%就可以生成2MgO·Ti2O3复合夹杂。微镁处理的X120管线钢中的夹杂物全部是细小的含镁复合氧化物或是含镁氧化物与硫化物的复合夹杂。镁处理钢中的夹杂物小于2 μm的占85%,2~5 μm的占14.5%,5~10 μm的夹杂物仅有0.5%,看不到大于10 μm的夹杂物,大大优于钙处理钢。     

钙处理工艺对管线钢非金属夹杂物的影响

 为了提高攀钢管线钢的洁净度,通过取样,对攀钢BOF-LF-RH-CC工艺生产的管线钢钙处理后钢中非金属夹杂物作了定量的分析,找出钢中夹杂物的类型、来源以及在不同工序的变化规律,提出改善管线钢洁净度的合理喂钙量的建议。试验结果表明,在现有工艺条件下,喂钙线长度过大,会导致钢中原有的氧化物夹杂变性过度,产生的高熔点夹杂物仍然不易上浮去除。同时,过多的喂钙量导致钢液中产生大量CaS和CaO夹杂,造成了钢液的污染。依照钙硫比等于2.0进行喂钙,计算出合理的喂钙线长度在600m左右。     

鞍钢2150ASP生产线管线钢中非金属夹杂物的研究

采用SEM和金相显微镜系统地研究了鞍钢2150 ASP工艺生产的高品质管线钢中非金属夹杂物在冶炼过程中的演变规律。结果表明,钢中非金属夹杂物的数量与全氧量的变化趋势一致;精炼初期钢中主要是含MnO的复合夹杂物,LF精炼后期直到铸坯,钢中的夹杂物主要是以Al2O3-CaO（MgO）为核心,周围为CaS类的复合夹杂物;铸坯中的夹杂物尺寸较小,平均为3.1个/mm2;该工艺路线生产的管线钢的洁净度能够满足用户的需求。     

X80管线钢夹杂物控制工艺的研究

X80微合金化管线钢冶炼的工艺流程为300 t顶底复吹转炉-钢包吹氩微合金化-LF-RH。通过转炉气动挡渣法控制出钢下渣量≤4 kg/t;钢包顶底吹氩搅拌6 min铝粒脱氧;控制LF顶渣CaO/Al₂O₃=1.7～1.9,碱度(CaO/SiO₂) =4.5～6, (FeO+MnO)≤1.0%; RH喂FeCa线0.8 kg/t,使T[O]达到13×10^-6,夹杂物尺寸≤10μm, ≤5μm夹杂物占98.93%,钢中Al₂O₃尖晶石夹杂物转变为CaO-MgO-Al₂O₃系三元夹杂。分析了冶炼过程夹杂物数量、尺寸形态和组成,得出管线钢夹杂物变性的规律。     

80 t转炉-钢包吹氩-连铸冶炼过程对Q235A钢气体夹杂含量的影响

检测和分析了80 t顶底复吹转炉-钢包吹氩-连铸流程冶炼Q235A钢(0.14%～0.22%C、0.30%～0.65%Mn)在转炉终点、转炉出钢过程合金化后、钢包吹氩、中间包、钢水和铸坯中的氧、氮和夹杂物含量.结果表明,转炉终点氧含量为350×10-6,加脱氧剂和合金化后,氧含量降低42%,经钢包吹氩,钢中氧含量进一步降低,铸坯中平均氧含量25×10-6;钢中氮含量由转炉终点20×10-6增至铸坯40×10-6;钢包加脱氧剂、合金化后吹氩,钢中可去除约50%夹杂物,使铸坯中夹杂物含量≤45×10-6,一般夹杂尺寸≤10μm,最大尺寸为20μm.     

X80管线钢生产过程纯净度控制

介绍了采用铁水脱硫预处理、复吹转炉、LF精炼、RH精炼、板坯连铸工艺开发X80管线钢的过程。采用该工艺生产的X80管线钢钢水成品[C]≤0.05%[,P]≤0.012%[,S]≤0.0022%[,N]≤0.005%,T[O]≤30×10-6,[H]≤2.5×10-6,钢中的A、B类夹杂物控制在1.5级以下,C、D类夹杂物能控制在0.5级以下,管线钢洁净度完全满足用户要求。     

轧制工艺对X80管线钢组织、织构和性能的影响

利用环境扫描电子显微镜对X80管线钢(/%:0.043C、0.25Si、1.86Mn、0.085Nb、0.001 Ti、0.028Al、0.002 7N)的显微组织进行了观察,并借助于X射线衍射仪和电子背散射衍射技术,分析了管线钢组织与晶粒织构取向的特点。结果表明,{112}〈110〉、{110}〈110〉取向增加、小角度晶界比率提高,使管线钢的落锤撕裂面积增大,韧性提高;降低终轧温度、提高冷却速度,能够得到较多的针状铁素体,对落锤撕裂性能是有利的。     

X80管线钢热轧过程再结晶规律研究

采用阶梯试样轧制,通过金相观察的方法,研究了热轧过程中变形量和变形温度对X80管线钢再结晶规律及混晶的影响,绘制了再结晶区域图及混晶区域图。结果表明,随着变形温度的提高,奥氏体再结晶的临界变形量降低。变形温度在1150℃,变形量达到40％时,再结晶已达到90％以上。为避免混晶的产生,轧制过程尽量避开部分再结晶区。     

X80管线钢精炼过程夹杂物研究

采用铁水脱硫－转炉－LF炉－RH－钙处理－连铸工艺路线,出钢采用Al脱氧,造高碱度低氧化性精炼渣,生产X80管线钢。研究了精炼过程中夹杂物的成分、尺寸、形貌和数量等变化情况,确定了钢中夹杂物在不同精炼环节的变化规律,探讨了夹杂物中MgO和CaO的来源。结果表明,采用该冶炼工艺路线所生产的管线钢总氧含量在10－12ppm之间,钢中20µm以下夹杂物所占比例达到了90%,钢水具有很高的洁净度水平。在精炼过程中夹杂物MgO含量逐渐降低、CaO含量逐渐增加,精炼结束后钢中夹杂物为球形MgO－Al2O3－CaO类夹杂物,MgO、Al2O3和CaO平均含量分别2.6%、53.7%和43.7%,该类夹杂物外层为CaS,在精炼钢水温度下为液态,表明钢中夹杂物得到了有效的变性处理。在钢中夹杂物去除效果方面,软吹氩工艺对于10um以下夹杂物的去除效果最好,去除率达到了81%。     

80 t转炉-LF-VD-CC流程冶炼N80-1石油套管钢的工艺实践

N80-1石油套管钢36Mn2V(%):0.34～0.38C、0.25～0.40Si、1.45～1.70Mn、≤0.020P、≤0.015S、0.01～0.04Al、0.11～0.16V,(Sn+Sb+As+Pb+Bi)≤0.035,[O]≤35×10^-6,[N]≤80×10^-6,[H]≤2.5×10^-6由80 t顶底复吹转炉-LF-VD-Φ210～270 mm圆坯连铸工艺冶炼。通过高拉碳补吹氧、控制终点[C],控制出钢回磷≤0.008%,使用碱度3.2～4.0的精炼渣系等工艺措施,使该钢P为0.012%～0.019%,S为0.003%～0.005%,[O](11～22)×10^-6,[N](39～76)×10^-6,[H](1.5～2.1)×10^-6,其成分、组织和性能均达到用户以及API Spec5CT标准要求。     

Inclusion Characteristics and Acicular Ferrite Nucleation in Ti-Containing Weld Metals of X80 Pipeline Steel

X80 steel weld metals with Ti contents of 0.003 to 0.13 pct were prepared by the single-pass submerged-arc welding process. The effects of Ti content in weld metals on the constituent phases of inclusions and chemical compositions of the constituent phases, as well as the potency of acicular ferrite (AF) nucleation on the inclusions were investigated. Moreover, the crystallographic orientation relationship between the AF and inclusion was examined. The results show that with an increase in Ti content, the primary constituent phases of the inclusions change from the (Mn-Al-Si-O) compound to a mixture of spinel and pseudobrookite solid solutions, and eventually to pseudobrookite. The spinel solid solution is characterized by the MnTi₂O₄ constituent. Compared to pseudobrookite, spinel has a lower Ti concentration, but a significantly higher Mn content. In the case of the presence of a considerable amount of spinel, the Mn element is enriched strongly in the inclusions, resulting in the development of a Mn-depleted zone (MDZ) in the matrix around the inclusions, which enhances the driving force for AF formation. AF shows the Baker–Nutting orientation relationship with MnTi₂O₄. The formation of MDZ and the presence of the Baker–Nutting orientation relationship promote the ability of inclusions to nucleate the intragranular AF.     

80t复吹转炉-LF-CC流程生产65Mn弹簧钢的工艺实践

通过高拉碳补吹氧操作,控制转炉终点[C]≥0.08%,[P]≤0.015%,[S]≤0.03%;控制LF渣碱度3.0～3.5,LF末进行Ca包芯线处理,全程保护浇铸,电磁搅拌,钢水过热度15～30℃,使65Mn弹簧钢(%:0.64～0.69C、0.95～1.10Mn)平均T[0]达到22.7×10-6,钢中P含量为0.011%～0.020%,S含量为0.004%.0.015%.力学性能和组织均达到标准和使用要求.     

热处理工艺对S355钢焊缝夹杂物晶体结构的影响

采用活性气体保护焊工艺对S355低合金钢板进行焊接,分析了焊后热处理制度对焊缝夹杂物晶体结构的影响.结果表明,焊态条件下焊缝金属内的夹杂物为非晶态结构.经900℃保温2h正火处理后,焊缝金属内的非晶态夹杂物转变为晶态,此晶态夹杂物包含Fe1.1Mn3.9C2,MnS和Mn2.5Fe2.5SiC相.正火温度升高到1000℃时,夹杂物中的Mn2.5Fe2.5SiC相消失,同时非晶相再次出现.正火温度进一步提高到1100℃时,夹杂物中仅剩下MnS和非晶相.