27CrMoTi钢的高温热物理性能及加热工艺研究

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某厂开发的高强度低合金结构钢27CrMoTi,具有高强度、抗挤毁、耐腐蚀等众多特性,符合石油套管的使用要求,是制造石油套管的理想材料之一。然而,此新钢种的化学成分发生改变,导致其微观组织结构、热物理性能和力学性能发生变化,轧制前加热炉的加热工艺(如加热时间、加热温度等)也需要做出适当的调整。  本文以27CrMoTi钢为研究对象,采用综合热分析仪(NETZSCH STA449C)、热膨胀仪(NETZSCH DIL402C)、热模拟试验机(Gleeble1500D)等仪器设备,研究了该钢种在不同升温、降温速率下的组织转变温度、热膨胀情况和力学性能特征。研究结果表明:该钢种的固态相变开始温度为726.8℃,固态相变结束温度为800.6℃;温度低于750℃时,该钢种的断面收缩率小于60%,塑性较差;低速加热段最大升温速率为5.9℃/s;断面允许温差为100~300℃/m。  针对截面尺寸200×200×8000方坯建立了二维非稳态传热模型,采用有限差分法对传热控制方程进行离散,基于高温热物理性质研究的实验结果,结合加热炉设计参数,通过二分法的烟气温度选取原则,编制 c#语言程序,求解该传热模型。根据模拟计算的结果,提出了一种适合27CrMoTi钢的加热工艺:低速加热段最佳的加热炉气温度为1137℃,相应的加热时间为84分钟,中心温度为750℃;高速加热段的炉气温度为1300℃,相应的加热时间为58分钟,角点温度为1220℃;均热段的炉气温度为1230℃,均热时间为44分钟,中心温度为1220℃。
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