CN102644018A - 一种用于抗氢致开裂管线钢中厚板板坯的冶炼工艺 - Google Patents
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Abstract
一种用于抗氢致开裂管线钢中厚板板坯的冶炼工艺，属于炼钢技术领域。工艺路线为：铁水脱硫预处理—转炉—钢包炉精炼—RH真空精炼—板坯连铸。工艺为：铁水脱硫预处理并去除脱硫渣；转炉控制终点成分和温度，出钢铝强脱氧；钢包炉精炼控制精炼渣的加入量、底吹流量、钢渣氧化性和碱度，将成分调至目标；RH真空控制提升氩气流量和真空处理时间；板坯连铸采用动态轻压下工艺。本发明的优点：满足抗氢致开裂管线钢成分冶炼要求：[C]≤0.040wt%、[P]≤0.008wt%、[S]≤0.0010wt%、[H]≤1.2ppm、[N]≤35ppm；以GB/T1979-2001标准连铸坯中心偏析级别控制在C类0.5；用此铸坯轧制的钢板进行NACE标准A溶液抗HIC检测合格，实现了抗氢致开裂管线钢中厚板批量、稳定生产。
Description
技术领域
本发明属于炼钢技术领域，特别是涉及一种用于抗氢致开裂管线钢中厚板板坯的冶炼工艺，尤其是冶炼低碳、超低硫和低气体含量钢种时满足板坯中心偏析的要求。
背景技术
随着国内石油和天然气工业的发展，油气管道建设取得了长足的进步，而H2S是石油和天然气中普遍存在、最具腐蚀作用的有害介质之一，这种腐蚀破坏主要是氢致开裂HIC，为使管线具有抗HIC的性能，保证输送油气的安全性，要求油气管道用钢具备良好的抗HIC性能。为保证管线钢抗HIC性能满足使用要求，对影响抗HIC性能的中心偏析提出了严格要求，冶炼成分控制尽量减少易偏析元素的含量，因此，对抗HIC管线钢成分和冶炼工艺提出了严格要求，采用低碳、超低硫和低气体含量的成分体系。
申请号为200510023651.3的中国专利公开了一种酸性环境用X65管线钢及其制造方法，该发明主要是针对酸性环境用X65管线钢热轧板卷的制造方法，并且只是针对X65单一钢种，其目的只是提出合金配方，描述了板卷轧制工艺，对于冶炼工艺只是提出了工艺环节：转炉或电炉冶炼，炉外精炼，连铸，而工艺控制控制过程和控制方法未提出明确要求；对于影响抗酸性能最主要的元素：钢中的硫含量控制要求≤0.0020wt%，其含量较高；钢中氢含量和铸坯质量未提出控制要求。
申请号为00123185.5的中国专利公开了一种超低碳高韧性抗硫化氢用输气管线钢，该发明针对抗硫化氢用X65级输气管线钢，提出了该钢种的化学成分设计，并且对相应的热机械控轧工艺制度进行了详细描述，未对成分控制的冶炼工艺进行说明，并且成分中的磷、硫含量要求非常严格（[P]≤0.003wt%，[S]≤0.0007wt%），在实际的生产要稳定达到要求，冶炼难度较大，在实际的生产中不具备工业化批量生产的条件；钢中并未对抗酸性能影响较大的氢含量和铸坯质量提出要求。
通过对国内抗HIC管线钢生产的相关专利检索可知，目前抗HIC管线钢只是针对热轧卷板产品的制造提出了相应的化学成分设计和相关的钢板轧制控制工艺，而未针对中厚板品种的生产，尤其是中厚板坯的冶炼控制工艺提出要求，在抗HIC管线钢的生产中对抗HIC性能检验影响最大的因素均在冶炼控制过程中，因此，目前的相关专利对抗HIC管线钢的生产都有一定的局限性。
基于以上原因，本专利提出了一种用于抗氢致开裂管线钢中厚板用板坯生产的冶炼工艺，实现了抗HIC管线钢工业化、批量生产，经检索未找到与该工艺相关的专利。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于抗氢致开裂管线钢中厚板板坯的冶炼工艺，工艺路线为：铁水脱硫预处理—转炉—钢包炉精炼—RH真空精炼—板坯连铸，通过控制冶炼过程中各个环节的工艺参数，成功实现了抗HIC管线钢低碳[C]≤0.040wt%、低磷[P]≤0.008wt%、超低硫[S]≤0.0010wt%、低气体含量[H]≤1.2ppm、[N] ≤35ppm的成分控制要求，同时解决了由板坯中心偏析导致的抗氢致开裂检验不合格问题。
本发明解决问题所采用的技术方案是：
采用的工艺路线为：铁水脱硫预处理—转炉冶炼—钢包炉精炼—RH真空精炼—板坯连铸，在工艺中控制的技术参数如下：
（1）铁水脱硫预处理：采用铁水脱硫预处理工艺，脱硫后去除铁水包顶部的脱硫渣，脱后铁水中的[S]≤0.0040wt%。
（2）转炉冶炼：将废钢装入转炉内然后兑铁水，控制废钢硫含量≤0.0050wt%，控制转炉造渣料白灰中硫含量要求≤0.05wt%；对钢水进行脱碳、脱磷和去除其他有害杂质，转炉冶炼终点碳含量[C]≤0.030wt%，终点磷含量[P]≤0.0060wt%，终点硫含量[S]≤0.0060wt%，终点温度T=1680~1700℃；出钢采用铝强脱氧，加入量为2~2.5kg/t钢；出钢采用挡渣操作。
（3）钢包炉精炼：加入精炼渣进行钢液脱硫，加入量12~18kg/t钢；控制钢包底吹氩气流量8~12NL/(min·t钢)；精炼结束，炉渣氧化性(FeO+MnO)≤1.0wt%，碱度(CaO)/(SiO2)=4.0~8.0；钢包炉精炼结束钢中的硫含量[S]≤0.0010wt%，钢液温度T=1600~1640℃；精炼过程的增碳量控制在0.008wt%以内。
（4）RH真空精炼：真空过程不采用调温材料；真空处理提升氩气的流量控制在6~12NL/(min·t钢)，真空处理时间控制在12~16min，真空结束钢中[H]≤1.2ppm。
（5）板坯连铸：采用板坯浇铸，浇铸过程中采用无碳覆盖剂；采用恒拉速，过热度控制在≤25℃，采用动态轻压下工艺，保证连铸坯中心偏析级别以GB/T1979-2001检验标准控制在C类0.5。
本发明的优点是：采用本工艺实现抗氢致裂纹管线钢低碳、超低硫和低气体含量成分控制和铸坯内部质量的要求，实现成分的稳定控制：[C]≤0.040wt%、[P]≤0.008wt%、[S]≤0.0010wt%、[H]≤1.2ppm、[N]≤35ppm；以GB/T1979-2001检验标准连铸坯中心偏析级别控制在C类0.5；采用此铸坯轧制的钢板，用NACE标准A溶液进行抗HIC性能检测合格，实现了抗氢致开裂管线钢中厚板工业化、批量、稳定生产。
具体实施方式
实施例1：
钢种X60MS，采用的工艺路线为：铁水脱硫预处理—转炉—钢包炉精炼—RH真空精炼—板坯连铸。
铁水脱硫预处理：采用铁水脱硫预处理工艺，脱硫后去除铁水包顶部的脱硫渣，脱后铁水中的[S]=0.0040wt%。
转炉：将废钢装入转炉内然后兑铁水，控制废钢硫含量0.0050wt%，控制转炉造渣料白灰中硫含量要求0.05wt%；对钢水进行脱碳、脱磷和去除其他有害杂质，转炉终点碳含量[C]=0.030wt%，终点磷含量[P]=0.0060wt%，终点硫含量[S]=0.0060wt%，终点温度T=1700℃；出钢采用铝强脱氧，加入量为2kg/t钢；出钢采用挡渣操作。
钢包炉精炼：加入精炼渣进行钢液脱硫，加入量12kg/t钢；控制钢包底吹氩气流量8NL/(min·t钢)；精炼结束，炉渣氧化性(FeO+MnO)=1.0wt%，碱度(CaO)/(SiO2)=6.0；钢包炉精炼结束钢中的硫含量 [S]=0.0010wt%，钢液温度T=1640℃；精炼过程的增碳量控制在0.007wt%。
RH真空精炼：真空过程不进行成分和温度调整；真空处理提升氩气的流量控制在8NL/(min·t钢)，真空处理时间控制在12min，真空结束钢中[H]=1.2ppm。
板坯连铸：采用板坯浇铸，浇铸过程中采用无碳覆盖剂；采用恒拉速，过热度控制在25℃，采用动态轻压下工艺，以GB/T1979-2001检验标准连铸坯中心偏析级别控制在C类0.5。
经此工艺X60MS冶炼控制水平如下表所示（wt%）：
采用此工艺生产的铸坯所轧制钢板，用NACE标准A溶液进行抗HIC性能检测，检验结果合格。
实施例2：
钢种X65MS，采用的工艺路线为：铁水脱硫预处理—转炉—钢包炉精炼—RH真空精炼—板坯连铸。
铁水脱硫预处理：采用铁水脱硫预处理工艺，脱硫后去除铁水包顶部的脱硫渣，脱后铁水中的[S]=0.0030wt%。
转炉：将废钢装入转炉内然后兑铁水，控制废钢硫含量0.0050wt%，控制转炉造渣料白灰中硫含量要求0.04wt%；对钢水进行脱碳、脱磷和去除其他有害杂质，转炉终点碳含量[C]=0.028wt%，终点磷含量[P]=0.0060wt%，终点硫含量[S]=0.0050wt%，终点温度T=1690℃；出钢采用铝强脱氧，加入量为2.5kg/t钢；出钢采用挡渣操作。
钢包炉精炼：加入精炼渣进行钢液脱硫，加入量18kg/t钢；控制钢包底吹氩气流量10NL/(min·t钢)；精炼结束，炉渣氧化性(FeO+MnO)=0.8wt%，碱度(CaO)/(SiO2)=8.0；钢包炉精炼结束钢中的硫含量[S]=0.0008wt%，钢液温度T=1620℃；精炼过程的增碳量控制在0.006wt%。
RH真空精炼：真空过程不进行成分和温度调整；真空处理提升氩气的流量控制在10NL/(min·t钢)，真空处理时间控制在15min，真空结束钢中[H]=1.0ppm。
板坯连铸：采用板坯浇铸，浇铸过程中采用无碳覆盖剂；采用恒拉速，过热度控制在20℃，采用动态轻压下工艺，以GB/T1979-2001检验标准连铸坯中心偏析级别控制在C类0.5。
经此工艺X65MS冶炼控制水平如下表所示（wt%）：
采用此工艺生产的铸坯所轧制钢板，用NACE标准A溶液进行抗HIC性能检测，检验结果合格。
Claims (5)
1.一种用于抗氢致开裂管线钢中厚板板坯的冶炼工艺，其特征在于，工艺路线为：铁水脱硫预处理—转炉冶炼—钢包炉精炼—RH真空精炼—板坯连铸；在工艺中控制的技术参数如下：
（1）铁水脱硫预处理：采用铁水脱硫预处理工艺，脱硫后去除铁水包顶部的脱硫渣；
（2）转炉冶炼：将废钢装入转炉内然后兑铁水，控制废钢硫含量≤0.0050wt%，控制转炉造渣料白灰中硫含量要求≤0.05wt%；控制转炉终点碳含量、磷含量、硫含量和温度，出钢采用铝强脱氧和挡渣操作；
（3）钢包炉精炼：控制精炼渣合理的加入量和钢包底吹流量，精炼结束控制钢渣氧化性和碱度，保证精炼结束钢中的硫含量和钢液温度；精炼过程的增碳量控制在0.008wt%以内；
（4）RH真空精炼：真空处理提升氩气的流量控制在6~12NL/(min·t钢)，真空处理时间控制在12~16min，真空结束钢中[H]≤1.2ppm；
（5）板坯连铸：浇铸过程中采用无碳覆盖剂；采用恒拉速，过热度控制在≤25℃，采用动态轻压下工艺，保证连铸坯中心偏析级别以GB/T1979-2001检验标准控制在C类0.5。
2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，铁水脱硫预处理要求脱后铁水中的[S]≤0.0040wt%。
3.根据权利要求l所述的工艺，其特征在于，转炉冶炼终点碳含量[C]≤0.030wt%，终点磷含量[P]≤0.0060wt%，终点硫含量[S]≤0.0060wt%，终点温度T=1680~1700℃；出钢采用铝强脱氧，加入量为2~2.5kg/t钢。
4.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，钢包精炼炉精炼渣加入量12~18kg/t钢，钢包底吹氩气流量8~12NL/(min·t钢)。
5.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，钢包精炼结束炉渣氧化性(FeO+MnO)≤1.0wt%，碱度(CaO)/(SiO2)=4.0~8.0；钢包炉精炼结束钢中的硫含量[S]≤0.0010wt%，钢液温度T=1600~1640℃。
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