X70管线钢组织及钢中夹杂物的控制研究

论文摘要

近年来,国民经济的发展对高钢级管线钢的需求日益迫切,国内外各大钢铁企业均积极发展高钢级别管线钢。作为河北省最大的现代化钢铁企业,唐钢迫切需要开发高级别管线钢,从而填补我省该领域的空白。通过工业试验取样,研究了X70管线钢铸坯中夹杂物的数量、尺寸、形态和成分,分析了X70成品板的显微组织和力学性能,评价了现有工艺对X70管线钢组织及夹杂物的控制影响。通过Fluent软件的数值模拟,研究了1700板坯中间包内钢液流动和夹杂物运动行为,并对中间包控流结构进行分析评价和优化设计,从而为唐钢生产优质X70管线钢提供了一定的理论依据。主要结论如下:高铌X70管线钢组织为比较理想的针状铁素体,析出物主要是Nb、Ti的氮化物和碳氮化物,组织和力学性能均满足X70管线钢的技术要求。X70管线钢铸坯中显微夹杂物多为球形,分布分散,粒径较小;钢中氧含量高于其它同类产品平均值;大型夹杂物含量较高,达到了4.37mg/10kg,且粒度相对较大,多为硅铝酸盐类复合夹杂和钙铝酸盐复合夹杂。1700板坯中间包内设置控流装置能够明显改善钢液流动状态和温度分布,提高夹杂物的排除率;而拉速对中间包内钢液的流动状态影响不大。综合考虑中间包内钢液流场、温度场和夹杂物排除率三种因素,稳流器加555mm挡坝为最佳的中间包结构,可进一步改善中间包内钢液流动状态和温度分布,当量直径10~150μm夹杂物的排除率提高了6.5%~12.5%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 文献综述
• 1.1 X70 管线钢生产工艺的发展
• 1.1.1 管线钢的发展概述
• 1.1.2 管线钢的生产工艺
• 1.2 X70 管线钢成分设计和组织特点
• 1.2.1 X70 管线钢成分设计及元素在钢中的作用
• 1.2.2 X70 管线钢的组织特点与强韧性机理
• 1.3 X70 管线钢中非金属夹杂物的研究
• 1.4 中间包钢液流动和夹杂物运动的研究
• 1.5 课题的研究背景
• 2 X70 管线钢的组织与性能
• 2.1 试验钢的性能
• 2.1.1 试验钢化学成分
• 2.1.2 试制钢板的力学性能
• 2.2 X70 显微组织分析
• 2.2.1 光学显微组织
• 2.2.2 SEM 显微组织
• 2.2.3 TEM 显微组织
• 2.3 析出物分析
• 2.4 小结
• 3 X70 管线钢铸坯中非金属夹杂物研究
• 3.1 研究方法
• 3.1.1 试样加工
• 3.1.2 检测分析手段
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 显微夹杂物
• 3.2.2 钢中T[O]含量
• 3.2.3 大型夹杂物
• 3.3 小结
• 4 板坯中间包钢液流动和夹杂物运动的数值模拟
• 4.1 中间包基本参数
• 4.2 中间包流场及夹杂物运动的求解方法
• 4.3 数学模型的建立
• 4.3.1 假设条件
• 4.3.2 基本方程
• 4.3.3 边界条件的确定
• 4.3.4 网格划分及数值求解
• 4.4 计算结果及分析
• 4.4.1 流场分布
• 4.4.2 温度场分布
• 4.4.3 控流装置对夹杂物运动轨迹的影响
• 4.4.4 控流装置对夹杂物排除率的影响
• 4.4.5 拉速对流场和温度场的影响
• 4.4.6 拉速对夹杂物排除率的影响
• 4.5 小结
• 5 板坯中间包结构优化
• 5.1 中间包钢液流动及夹杂物运动的缺陷
• 5.2 中间包结构优化方案
• 5.3 计算结果及分析
• 5.3.1 温度场分析
• 5.3.2 流场分析
• 5.3.3 夹杂物排除效率分析
• 5.4 优化方案总结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 导师简介
• 作者简介
• 学位论文数据集