CN102732666A

CN102732666A - 控制抗氢致开裂管线钢中厚板非金属夹杂物的方法

Info

Publication number: CN102732666A
Application number: CN2012102332784A
Authority: CN
Inventors: 李战军; 刘金刚; 王文军; 姜中行; 白学军; 朱志远; 柴玉国; 孙硕猛; 王东柱; 张建师; 郝宁; 陈霞; 李广双; 王森
Original assignee: Shougang Corp
Current assignee: Shougang Corp
Priority date: 2012-07-05
Filing date: 2012-07-05
Publication date: 2012-10-17

Abstract

一种控制抗氢致开裂管线钢中厚板非金属夹杂物的方法，属于炼钢技术领域。工艺路线为：转炉冶炼—钢包炉精炼—RH真空精炼—Ca处理—软吹、镇静—连铸。工艺特点为：转炉终点控制碳和氧含量，出钢铝强脱氧；钢包炉精炼加入高碱度精炼渣，控制底吹氩气流量、时间和精炼渣成分；RH真空精炼控制提升氩气流量和真空处理时间；Ca处理控制钢中[Ca]含量；控制软吹流量和时间及镇静时间；连铸采用全保护浇铸。本发明的优点是：采用本工艺满足了抗氢致开裂管线钢非金属夹杂物要求，按GB/T10561-2005钢中非金属夹杂物评判标准，钢中的各类夹杂物都控制在0.5级以内，采用此铸坯轧制的中厚板，用NACE标准A溶液抗HIC性能检测合格，实现了抗氢致开裂管线钢中厚板批量、稳定生产。

Description

控制抗氢致开裂管线钢中厚板非金属夹杂物的方法

技术领域

本发明属于炼钢技术领域，尤其是提供了一种控制抗氢致开裂管线钢中厚板非金属夹杂物的方法。

背景技术

抗氢致开裂管线钢主要用于输送含有腐蚀性介质（H₂S）的石油和天然气，除了具备普通管线钢所要求的较高强度和低温冲击性能外，为保证输送油气的安全性，还对钢种的抗氢致开裂HIC性能提出了严格要求，要求油气管道用钢具备良好的抗HIC性能。

在抗氢致开裂管线钢生产中影响抗HIC性能的主要因素为元素偏析和非金属夹杂物控制，为降低偏析程度，采用低碳低锰成分设计体系，并且尽量减少钢中的杂质元素含量，进行超低硫（[S]≤10ppm）和低磷控制，并采用连铸轻压下工艺，基本满足了抗氢致开裂管线钢元素偏析控制的要求；由于抗HIC管线钢采用低碳成分设计，要求转炉冶炼终点低的碳含量，从而导致钢水氧化性增强，钢中的非金属夹杂物数量增多，使得钢中非金属夹杂物控制难度加大。钢中MnS夹杂在轧制过程中，随着钢基体的变形而变形，而钢中的脆性氧化物（Al₂O₃）夹杂在轧制过程中则会变成点链状缺陷，在管线钢使用过程中夹杂物会成为裂纹源，影响抗氢致开裂管线钢的抗HIC性能。所以在抗氢致开裂管线钢低碳成分体系、超低硫和低磷冶炼要求下，钢中的非金属夹杂物控制成为了冶炼控制难点。

申请号为200910079465.X的中国专利公开了一种控制管线钢中非金属夹杂物的方法，该发明只针对炼钢精炼领域，主要是通过LF炉精炼直接控制非金属夹杂物的成分组成，并在后续轧制过程中控制变形指数≤0.5，来避免轧后出现线状和条状的非金属夹杂物，该专利只针对热轧板卷的生产，同时未明确提出各个工位的具体的工艺控制参数，尤其是真空处理工艺，并且在精炼过程中控制夹杂物的成分组成在冶炼现场不易实现，不能直接指导实际生产应用。

申请号为201110191053.2的中国专利公开了一种钢中夹杂物的控制方法，该发明主要是针对以含钒半钢作为原料，经过精炼，然后生产高硫、易切削齿轮钢时夹杂物的控制方法；同时钢中硫含量≤0.030%，含量较高，主要是控制钢中的硫化物夹杂，该专利只针对单一、特殊钢种，工艺的应用具有一定局限性。

申请号为201110337938.9的中国专利公开了一种去除钢液中非金属夹杂物的工艺，该发明主要是满足于生产热轧板卷时钢中夹杂物的要求，并且没有提及钢中成分控制范围，未体现出本发明专利所解决问题时的关键控制工艺及难点；夹杂物控制主要是采用二次软吹工艺来控制钢液中Als/Alt的比值，夹杂物的控制工艺相对比较单一，同时夹杂物控制不能满足抗氢致开裂管线钢的生产要求。

通过对国内抗氢致开裂管线钢中非金属夹杂物控制的相关专利检索可知，目前钢中非金属夹杂物的控制只是针对其他钢种提出了相应的控制工艺，并且只针对热轧板卷的生产，而未对中厚板的生产，尤其是未对抗氢致开裂管线钢中厚板非金属夹杂物提出相应的控制措施。

发明内容

本发明的目的是提供一种控制抗氢致开裂管线钢中厚板非金属夹杂物的方法，解决了由非金属夹杂物导致的抗氢致开裂检验不合格问题。通过控制冶炼过程中各个环节的工艺参数，可实现对低碳[C]≤0.045wt%、超低硫[S]≤0.0010wt%抗HIC管线钢中非金属夹杂物的稳定控制；实现了抗HIC管线钢工业化、批量生产。

本发明解决问题所采用的技术方案是：

采用的工艺路线为：转炉冶炼—钢包炉精炼—RH真空精炼—Ca处理—软吹、镇静—连铸，在工艺中控制的技术参数如下：

（1）转炉终点控制钢中的碳含量和氧含量（碳含量为0.020～0.035wt%，钢中的氧含量为800～1200ppm），转炉出钢过程依次加入强脱氧剂、合金、小粒白灰，加料过程在转炉出钢1/4前完成，其中强脱氧剂为金属铝，加入量为1.6～2.0kg/t钢；小粒白灰粒度15～30mm，加入量为5～8kg/t钢；出钢结束钢中的[Al]含量为0.030～0.070wt%。

（2）钢包炉精炼加入高碱度精炼渣进行精炼，精炼过程控制钢包底吹氩气流量8～12NL/(min·t钢)，底吹氩气时间15～30min，精炼结束精炼渣成分控制为CaO：50～60wt%，SiO₂：3～6wt%，MgO：7～10wt%，Al₂O₃：25～35wt%，其它≤3wt%；钢包炉精炼结束钢中的硫含量[S]≤0.0010wt%，精炼过程的增碳量控制在0.010wt%以内。

（3）RH真空精炼过程不调温；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12～18min。

（4）真空精炼之后进行Ca处理操作，向钢液中喂入硅钙线，对夹杂物进行变性处理，喂线后保证钢液中[Ca]含量为0.0015～0.0030wt%。

（5）钢水进行软吹操作，软吹流量控制在0.6～1.6NL/(min·t钢)，软吹时间控制在10～15min；之后进行钢水镇静操作，镇静时间控制在5～12min。

（6）连铸过程采用全保护浇铸，保证钢包自开率为100%，保证钢中的Als损失量≤0.002%。

本发明所述的钢包炉精炼高碱度精炼渣成分为CaO：50～65wt%，SiO₂≤5wt%，Al₂O₃：25～35wt%，MgO：6～10wt%，余量为不可避免的杂质。

本发明的优点是：采用本工艺满足了低碳[C]≤0.045wt%、超低硫[S]≤0.0010wt%类抗氢致开裂管线钢中非金属夹杂物控制的要求，按照国标GB/T10561-2005钢中非金属夹杂物评判标准，钢中的各类夹杂物都控制在0.5级以内，采用此铸坯轧制的中厚板，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X65MS，主要成品成分为：[C]=0.035wt%、[S]=0.0006wt%，钢中非金属夹杂物的控制工艺如下：

转炉冶炼终点碳含量为0.028wt%，钢中的氧含量为985ppm。

转炉出钢过程依次加入强脱氧剂、合金、小粒白灰，加料过程在转炉出钢1/4前完成，其中强脱氧剂为金属铝，加入量为2.0kg/t钢；小粒白灰粒度15~30mm，加入量为8kg/t钢；出钢结束钢中的[Al]含量为0.065wt%。

钢包炉精炼加入高碱度精炼渣进行精炼，精炼过程控制钢包底吹氩气流量12NL/(min·t钢)，底吹氩气时间25min，精炼结束精炼渣成分控制为CaO：56wt%，SiO₂：6wt%，MgO：8wt%，Al₂O₃：28wt%，其它≤2.0wt%；钢包炉精炼结束钢中的硫含量[S]=0.0006wt%，精炼过程的增碳量控制在0.007wt%以内。

RH真空精炼过程不采用调温材料；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18min。

真空精炼之后进行喂硅钙线操作，对夹杂物进行变性处理，喂线后保证钢液中[Ca]含量为0.0018wt%。

钢水进行软吹操作，软吹流量控制在1.5NL/(min·t钢)，软吹时间控制在15min；之后进行钢水镇静操作，镇静时间控制在10min。

连铸过程采用全保护浇铸，保证钢包自开率为100%，钢中的Als损失量0.0010%。

经此工艺，抗氢致开裂管线钢X65MS中非金属夹杂物按照国标GB/T10561-2005钢中非金属夹杂物评级如下表：

采用此工艺生产的铸坯所轧制中厚板，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X52MS，主要成品成分为：[C]=0.042wt%、[S]=0.00010wt%，钢中非金属夹杂物的控制工艺如下：

转炉冶炼终点碳含量为0.032wt%，钢中的氧含量为780ppm。

转炉出钢过程依次加入强脱氧剂、合金、小粒白灰，加料过程在转炉出钢1/4前完成，其中强脱氧剂为金属铝，加入量为1.8kg/t钢；小粒白灰粒度15~30mm，加入量为8kg/t钢；出钢结束钢中的[Al]含量为0.055wt%。

钢包炉精炼加入高碱度精炼渣进行精炼，精炼过程控制钢包底吹氩气流量10NL/(min·t钢)，底吹氩气时间18min，精炼结束精炼渣成分控制为CaO：51wt%，SiO₂：5wt%，MgO：9wt%，Al₂O₃：32wt%，其它≤3wt%；钢包炉精炼结束钢中的硫含量[S]=0.0010wt%，精炼过程的增碳量控制在0.010t%以内。

RH真空精炼过程不调温；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14min。

真空精炼之后进行喂硅钙线操作，对夹杂物进行变性处理，喂线后保证钢液中[Ca]含量为0.0025wt%。

钢水进行软吹操作，软吹流量控制在1.0NL/(min·t钢)，软吹时间控制在12min；之后进行钢水镇静操作，镇静时间控制在8min。

连铸过程采用全保护浇铸，保证钢包自开率为100%，钢中的Als损失量0.0014%。

经此工艺，抗氢致开裂管线钢X52MS中非金属夹杂物按照国标GB/T10561-2005钢中非金属夹杂物评级如下表：

Claims

1.一种控制抗氢致开裂管线钢中厚板非金属夹杂物的方法，工艺路线为：转炉冶炼—钢包炉精炼—RH真空精炼—Ca处理—软吹、镇静—连铸，其特征在于，工艺中控制的技术参数如下：

（1）转炉终点控制钢中的碳含量和氧含量，出钢过程依次加入强脱氧剂、合金、小粒白灰，加料过程在转炉出钢1/4前完成，出钢结束钢中的[Al]含量为0.030~0.070wt%；

（2）钢包炉精炼加入高碱度炉渣进行精炼，精炼过程控制钢包底吹氩气流量和时间，精炼结束控制精炼渣成分；钢包炉精炼结束钢中的硫含量[S]≤0.0010wt%，精炼过程的增碳量控制在0.010wt%以内；

（3）RH真空精炼过程不调温；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12～18min；

（4）真空精炼之后进行Ca处理操作，向钢液中喂入硅钙线，对夹杂物进行变性处理，喂线后保证钢液中[Ca]含量为0.0015～0.0030wt%；

（5）钢水进行软吹操作，软吹流量控制在0.6～1.6NL/(min·t钢)，软吹时间控制在10～15min；之后进行钢水镇静操作，镇静时间控制在5～12min；

（6）连铸过程采用全保护浇铸，保证钢包自开，控制钢中的Als损失量≤0.002%。

2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，步骤（1）中转炉冶炼终点碳含量为0.020～0.035wt%，氧含量为800~1200ppm。

3.根据权利要求l所述的方法，其特征在于，步骤（1）中转炉出钢过程强脱氧剂为金属铝，加入量为1.6~2.0kg/t钢；小粒白灰粒度15~30mm，加入量为5~8kg/t钢。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2中钢包炉精炼控制钢包底吹氩气流量8~12NL/(min·t钢)，底吹氩气时间15~30min；精炼结束精炼渣成分控制为CaO：50~60wt%，SiO₂：3~6wt%，MgO：7~10wt%，Al₂O₃：25~35wt%，其它≤3wt%。