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近年来,随着社会化步入快车道,石油行业也在迅猛发展,井管钢与管坯钢的需求量也日益增多,伴随其而来的是对钢材质量更为严格的要求。陕西龙门钢铁集团有限公司(简称龙钢)根据市场需求,开发生产出J55级37Mn5石油套管用钢。但通过混铁炉→铁水包→120吨转炉→LF精炼炉→圆坯连铸,长流程生产过程中存在中心疏松、缩孔、裂纹和定尺等质量问题。为减少连铸圆坯的质量缺陷,达到高品质要求,本文从以下几方面进行分析研究:第一,通过实验研究,对夹杂物进行定量和定性分析;第二,采用实际生产数据与理论计算相结合的方法,优化转炉和精炼工艺;第三,利用Fluent软件进行数值仿真模拟,优化连铸工艺参数。通过以上三方面的分析研究,得到如下结论:(1)从夹杂物数量、粒径、形貌及组成几个方面,利用金相显微镜和扫描电子显微镜初步对夹杂物进行分析。钢样中的夹杂物主要分布在铸坯中心部位,夹杂物主要有Al2O3类夹杂物、SiO2类夹杂物、硅铝酸盐夹杂物和铝酸钙类夹杂物。(2)采用数值仿真模拟和生产实践数据与理论计算相结合的方法,优化转炉、精炼及连铸工艺。优化后的转炉合金添加顺序为铝锰铁、BaCaSi、高碳锰铁、硅锰合金;确定了精炼氩气搅拌功率为3050 W/t、流量为78130 L/min;得到了最优连铸工艺参数,浇注温度为1528℃,拉速0.1 m/s,导热系数为600 W/m2·k。(3)通过对转炉、LF、精炼工艺的优化,采用混铁炉→铁水包→120吨转炉→LF精炼炉→圆坯连铸工艺,成功生产出产品质量良好的37Mn5连铸圆坯。改进工艺后生产的石油套管用钢37Mn5连铸圆坯的化学成分均符合国家标准要求,表面质量检验良好,内部质量得到控制。解决了龙钢生产J55级37Mn5石油套管坯钢时出现的质量问题,提高了产品的质量。