半连续铸造速度对ZL201凝固组织影响的多尺度模拟

用多尺度模拟方法研究了近液相线半连续铸造中的ZL201合金的液/固相变。建立了描述连续铸造过程的温度场模型及相变模型,通过固相率变化将宏观和介观尺度上的模拟耦合起来。利用外推边界条件对ZL201合金在近液相线半连续铸造过程的稳态温度场进行了计算;根据连续铸造特点,提出了用液/固相变区域中元胞的平均过冷度作为形核计算的基本参数。对ZL201合金在铸造速度为1.5~10.0mm/s时的近液相线浇注的凝固组织进行了模拟。计算表明,铸造速度对半固态合金组织的形成有较大影响,当铸造速度在2.0~2.5mm/s时,可获得晶粒大小和分布良好的合金组织。     

石油套管的硫化物应力腐蚀失效分析

采用金相显微镜和扫描电镜对C90和C110应力腐蚀试验失效的样品进行了分析。结果表明:C90试样失效的主要原因是由于淬火不充分,导致钢中存在大量的贝氏体组织;C110试样失效的主要原因是由于回火温度较低,钢中的残余应力较大。     

高热装铁水比冶炼工艺的优化

 针对电弧炉炼钢过程中石灰消耗较高、炉渣中FeO含量过高的问题,研究了温度、炉渣成分、渣量、流渣时机对脱磷的影响以及终点碳含量、炉渣的碱度、吹氧强度对终点渣中FeO含量的影响,并对吹氧制度、造渣制度进行了优化。工业应用表明：石灰的消耗从每吨铁34. 3kg降到25. 2kg,氧气的消耗从每吨铁48. 2m3降到42. 5m3,终渣中w(FeO)从33. 4%降到25. 1%,终点w［C］从0. 07%提高到0. 15%。     

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...     

半连续铸造组织的多尺度模拟及半固态合金设计

用多尺度模拟方法研究了半连续铸造过程中微观组织的演变,提出了基于微观组织演变模拟的半固态合金设计方法。针对连续铸造过程建立了温度场及相变模型,通过固相率变化将宏观和介观尺度的计算联系起来;用外推法建立的连续铸造出口处的非物理边界条件对稳态温度场的计算精确高效;通过多尺度模拟研究了合金成分、浇注温度和浇注速度对Al-Cu合金凝固组织及成分分布的影响。结果表明,晶粒以枝晶方式生长,不同取向的相邻晶粒相遇时形成合金含量较高的晶界;当Cu合金含量在8.0%时,铸造速度和浇注温度对组织形貌的影响较小,可获得大小和分布均匀的半固态合金组织。对ZL201合金的近液相线铸造组织的模拟结果与试验结果吻合。研究表明,多尺度模拟是半固态合金设计及其工艺参数预测的有效方法。     

高钛焊丝用钢的钢液可浇性改善

 用扫描电镜（SEM/EDS）分析了高钛焊丝钢连铸水口结瘤物和钢液中夹杂物的形貌和组成,结果表明：结瘤物的主要组成是[TiOx]和凝钢;精炼结束后钢液中的夹杂物主要是[MnO-Al2O3-SiO2-TiOx]、[MgO-Al2O3-TiOx]和[TiOx]类夹杂物;钢液中大量的高熔点含钛夹杂物是导致水口结瘤的主要原因。对钢液中的Al-Ti-O平衡和钢渣间的平衡进行了热力学计算,结果表明：当[w([Al])/w([Ti])＜0.15]时,氧优先与钛结合,反之优先与铝结合;当钢包渣中的[w((FeO))][＜]0.05%、[w((SiO2))][＜]15%时,可避免钛被炉渣氧化。通过对冶炼工艺参数和操作过程的优化,钢液中[TiOx]的质量分数从0.002 4%降低到0.001 0%以下,钢液的可浇性得到明显改善。     

Φ168.3 mm×7.92 mm X70QS抗硫无缝钢管的生产实践

根据API5L标准要求设计了X70QS无缝钢管的化学成分,采用热膨胀相变仪测定了试样钢种的CCT曲线,结果表明,当冷速达到20℃/s时,组织中珠光体消失,贝氏体含量较多,合适的淬火冷却速度应选择20℃/s以上。采用"100 t EAF→LF+VD精炼→圆坯连铸→精密斜轧机组轧制→调质热处理"工艺流程对X70QS无缝钢管进行生产。生产过程中有效控制了S含量、非金属夹杂物、铸坯偏析,解决了穿轧粘钢的问题。结果表明,X70QS无缝钢管的金相组织主要为铁素体+回火贝氏体,晶粒度在8.5级以上,各类夹杂物的总和≤2级;力学性能和抗硫化氢腐蚀性能完全满足API 5L的标准要求;-60℃时未达到材料韧脆转变温度。     

低碳冷镦钢LF精炼渣的优化

通过工业试验对低碳冷镦钢的LF精炼渣成分进行了优化。试验结果表明:适合于冶炼低碳冷镦钢的精炼渣成分为w(CaO)=50%～55%、w(Al2O3)=30%～35%、w(CaF2)=5%～10%、w(SiO2)<5%、w(MgO)<5%、w(FeO)<1%;LF精炼过程可将钢水中w(S)从389×10-6降到50×10-6,w(T.O)从54.0×10-6降到21.1×10-6。当钢水中w(S)<50×10-6,钙处理后夹杂物中平均w(S)<1.9%。将优化后的工艺应用于低碳冷镦钢的批量生产后,精炼渣料消耗降低了6.5 kg/t,吨钢成本降低了10元以上。     

X52NS抗硫无缝管线钢管的开发

根据API 5L标准要求设计了X52NS管线钢管的化学成分,采用热膨胀相变仪测定了试验钢种的CCT曲线,并采用"100 t EAF→LF+VD精炼→圆坯连铸→精密斜轧机组轧制→正火处理"工艺流程对X52NS管线钢管进行了工业试制。结果表明:当正火温度为920℃,正火冷却速度应为2~5℃/s时,X52NS管线钢管组织主要为铁素体+珠光体,晶粒度在8.5级以上;力学性能和抗硫化氢腐蚀性能完全满足API 5L标准要求;具有良好的焊接性能和低温冲击性能,韧脆转变温度为-50℃。     

石油套管缺陷形成原因分析

采用金相显微镜、扫描电镜和能谱仪对石油套管制造过程中形成的缺陷进行了分析,并对缺陷的形成原因进行了探讨。结果表明:钢管分层、内表面鼓包缺陷以及螺纹表面麻坑缺陷是管坯中大型夹杂物导致的,其中分层和内表面鼓包缺陷中的夹杂物来源于钢水,夹杂物在浸入式水口中聚集长大后被钢流冲刷到钢液中;螺纹表面麻坑缺陷的夹杂物来源于钢液中的结晶器保护渣。钢管外折缺陷是由于管坯表面存在皮下裂纹,在轧制过程中遗传到钢管中形成的。提高钢水的洁净度、减少结晶器保护渣的卷入、控制铸坯表面的皮下裂纹是控制石油套管缺陷的关键。