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X70管线钢组织及钢中夹杂物的控制研究

作　者: 吴雨晨
导　师: 闫小林；李俊国
学　校: 河北理工大学
专　业: 钢铁冶金
关键词: X70管线钢夹杂物显微组织中间包数值模拟结构优化
分类号: TF777
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

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%。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-11
引言  11-12
1 文献综述  12-31
  1.1 X70 管线钢生产工艺的发展  12-15
    1.1.1 管线钢的发展概述  12-14
    1.1.2 管线钢的生产工艺  14-15
  1.2 X70 管线钢成分设计和组织特点  15-22
    1.2.1 X70 管线钢成分设计及元素在钢中的作用  15-20
    1.2.2 X70 管线钢的组织特点与强韧性机理  20-22
  1.3 X70 管线钢中非金属夹杂物的研究  22-25
  1.4 中间包钢液流动和夹杂物运动的研究  25-30
  1.5 课题的研究背景  30-31
2 X70 管线钢的组织与性能  31-38
  2.1 试验钢的性能  31-33
    2.1.1 试验钢化学成分  31
    2.1.2 试制钢板的力学性能  31-33
  2.2 X70 显微组织分析  33-35
    2.2.1 光学显微组织  33
    2.2.2 SEM 显微组织  33-34
    2.2.3 TEM 显微组织  34-35
  2.3 析出物分析  35-37
  2.4 小结  37-38
3 X70 管线钢铸坯中非金属夹杂物研究  38-48
  3.1 研究方法  38-39
    3.1.1 试样加工  38
    3.1.2 检测分析手段  38-39
  3.2 结果与讨论  39-47
    3.2.1 显微夹杂物  39-41
    3.2.2 钢中T[O]含量  41
    3.2.3 大型夹杂物  41-47
  3.3 小结  47-48
4 板坯中间包钢液流动和夹杂物运动的数值模拟  48-64
  4.1 中间包基本参数  48
  4.2 中间包流场及夹杂物运动的求解方法  48
  4.3 数学模型的建立  48-53
    4.3.1 假设条件  48-49
    4.3.2 基本方程  49-51
    4.3.3 边界条件的确定  51-52
    4.3.4 网格划分及数值求解  52-53
  4.4 计算结果及分析  53-62
    4.4.1 流场分布  53-54
    4.4.2 温度场分布  54-57
    4.4.3 控流装置对夹杂物运动轨迹的影响  57-58
    4.4.4 控流装置对夹杂物排除率的影响  58-59
    4.4.5 拉速对流场和温度场的影响  59
    4.4.6 拉速对夹杂物排除率的影响  59-62
  4.5 小结  62-64
5 板坯中间包结构优化  64-74
  5.1 中间包钢液流动及夹杂物运动的缺陷  64
  5.2 中间包结构优化方案  64-66
  5.3 计算结果及分析  66-72
    5.3.1 温度场分析  66-68
    5.3.2 流场分析  68-70
    5.3.3 夹杂物排除效率分析  70-72
  5.4 优化方案总结  72-74
结论  74-76
参考文献  76-80
致谢  80-81
导师简介  81-82
作者简介  82-83
学位论文数据集  83

X70管线钢组织及钢中夹杂物的控制研究

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