CN104046923A

CN104046923A - 在半钢条件下冶炼的x80管线钢及其生产工艺

Info

Publication number: CN104046923A
Application number: CN201410289559.0A
Authority: CN
Inventors: 徐涛; 龚洪君; 熊开伟; 张龙超; 曾建华; 张开华; 杨晓东
Original assignee: Pangang Group Xichang Steel and Vanadium Co Ltd
Current assignee: Pangang Group Xichang Steel and Vanadium Co Ltd
Priority date: 2014-06-25
Filing date: 2014-06-25
Publication date: 2014-09-17
Anticipated expiration: 2034-06-25
Also published as: CN104046923B

Abstract

本发明公开在半钢条件下冶炼的X80管线钢及其生产工艺，各组成成分为：C0.020～0.050％、Si0.10～0.25％、Mn1.73～1.93％、Nb0.095～0.105％、Ti0.01～0.025％、Cr0.02～0.03％、Mo0.15～0.25％、Ni0.15～0.20％、Cu0.20～0.25％、Al0.010～0.045％、N≤0.006％、O≤0.004％、P≤0.015％、S≤0.003％以及余量的铁和不可避免的杂质。X80管线钢的生产工艺包括依次进行的含钒铁水提钒、半钢脱硫、转炉炼钢、LF炉精炼、RH炉精炼、连铸，在转炉冶炼过程中全程底吹氩气且在RH炉精炼后进行喂钙线处理。

Description

在半钢条件下冶炼的X80管线钢及其生产工艺

技术领域

本发明涉及管线钢及其冶炼工艺，更具体地讲，涉及一种在半钢条件下冶炼的X80管线钢及其生产工艺。

背景技术

管线运输是长距离输送石油、天然气最经济、最方便、最主要的运输方式。为了降低长距离输送石油和天然气管线的建设投资和运营成本，提高输送效率，长距离油气输送管道向大管径、高压力方向发展。另外，石油、天然气输送管道通常位于环境比较恶劣的地区，介质复杂，要求管线钢具有高强度、高韧性、耐腐蚀等一系列优良的综合性能。

X80是高强度管线钢的型号，具有优异的抗延性断裂性能，管线钢这些性能的提高主要取决于钢种碳、磷、硫等杂志的含量、合金元素的含量以及冶炼、轧制等生产过程工艺参数的控制。X80管线钢对于钢的纯净度、成分偏析以及钢的微观组织要求都比较严格，攀西地区的钒钛磁铁矿冶炼的含钒铁水具有带渣量大、渣态粘结、钒钛含量高等特点，采用该含钒铁水生产性能要求较高的X80管线钢具有一定难度，目前国内尚无相关的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在半钢条件下冶炼的X80管线钢及其生产工艺，以将含钒铁水应用于高级别管线钢的生产领域。

为了实现上述目的，本发明的一方面提供了一种在半钢条件下冶炼的X80管线钢，所述X80管线钢的各组成成分的重量百分比为：C：0.020～0.050％、Si：0.10～0.25％、Mn：1.73～1.93％、Nb：0.095～0.105％、Ti：0.01～0.025％、Cr：0.02～0.03％、Mo：0.15～0.25％、Ni：0.15～0.20％、Cu：0.20～0.25％、Al：0.010～0.045％、N≤0.006％、O≤0.004％、P≤0.015％、S≤0.003％以及余量的铁和不可避免的杂质

本发明的另一方面提供了一种上述在半钢条件下冶炼的X80管线钢的生产工艺，所述生产工艺包括依次进行的含钒铁水提钒、半钢脱硫、转炉炼钢、LF炉精炼、RH炉精炼、连铸，其中，在转炉冶炼过程中全程底吹氩气，且在RH炉精炼后进行喂钙线处理。

根据本发明的在半钢条件下冶炼的X80管线钢的生产工艺的一个实施例，以重量百分比计，含钒铁水提钒后半钢中的C≥3.4％且半钢出钢温度为1340～1380℃；转炉炼钢终点的钢水中的C含量为0.02～0.03％，转炉出钢温度为1660～1710℃；LF炉出站温度为1585～1595℃，精炼过程的增碳量≤0.01％。

根据本发明的在半钢条件下冶炼的X80管线钢的生产工艺的一个实施例，以重量百分比计，转炉炼钢起点的半钢中的S≤0.002％,转炉炼钢终点的钢水中的S≤0.005％，LF炉精炼后的钢水中的S≤0.002％。

根据本发明的在半钢条件下冶炼的X80管线钢的生产工艺的一个实施例，以重量百分比计，转炉炼钢终点的钢水中的P≤0.008％，LF炉精炼和RH炉精炼后的钢水中的P≤0.015％。

根据本发明的在半钢条件下冶炼的X80管线钢的生产工艺的一个实施例，以重量百分比计，RH炉精炼后的钢水中的N≤0.005％，成品X80管线钢中的N≤0.006％。

本发明的在半钢条件下冶炼的X80管线钢属于高技术含量、高附加值的产品，社会经济效益显著。本发明的在半钢条件下冶炼的X80管线钢的生产工艺利用含钒铁水提钒后的半钢进行冶炼，通过对碳、硫、磷、氮等元素含量的控制，且通过准确控制冶炼中各工序的温度，获得了良好性能的X80管线钢，并进行具有较好的应用前景。

具体实施方式

下面将详细描述根据本发明实施例的在半钢条件下冶炼的X80管线钢及其生产工艺。

根据本发明的在半钢条件下冶炼的X80管线钢的各组成成分的重量百分比为：C：0.020～0.050％、Si：0.10～0.25％、Mn：1.73～1.93％、Nb：0.095～0.105％、Ti：0.01～0.025％、Cr：0.02～0.03％、Mo：0.15～0.25％、Ni：0.15～0.20％、Cu：0.20～0.25％、Al：0.010～0.045％、N≤0.006％、O≤0.004％、P≤0.015％、S≤0.003％以及余量的铁和不可避免的杂质。

根据本发明的在半钢条件下冶炼的X80管线钢的冶炼工艺包括依次进行的含钒铁水提钒、半钢脱硫、转炉炼钢、LF炉精炼、RH炉精炼、连铸，其中，在转炉冶炼过程中全程底吹氩气，且在RH炉精炼后进行喂钙线处理。

由于含钒铁水具有带渣量大且渣态黏结的特点，若在铁水预处理深脱硫时采用常规先脱硫后提钒的主工艺路线时，扒渣时间几乎为先提钒后脱硫工艺的2倍，则存在脱硫渣黏结且不宜扒、易回硫等问题。本发明通过调整优化冶炼工艺，采用先提钒后脱硫的工艺后，在不影响钒渣品质条件下，大大改善了半钢脱硫条件，半钢温度较铁水温度高约100℃。其中，半钢是含钒铁水经过提钒后得到的，半钢中的C≥3.4％，半钢出钢温度大于1340℃，铁水中的钒、钛、硅等降低铁水粘度的元素均被氧化至较低水平，同时提钒后的半钢温度比铁水温度高，更利于深脱硫处理，且在半钢脱硫条件下，渣态流动性好，脱硫渣易扒除，同时还可以采用脱硫专用覆盖剂控硫，使转炉炼钢的入炉半钢中硫含量稳定达标。因此，在生产硫含量较低的高级别钢种时采用辅流程对于硫的控制较为合适。

同时，采用LF炉、RH炉精炼流程生产的管线钢洁净度可达到国际先进水平，充分地发挥RH炉去气和脱除夹杂的功能，可生产更纯净、更洁净的管线钢。该工艺路线下铸坯总氧含量最低，同时RH炉的脱氢能力较强，可使钢水中的氢含量降到2ppm以下，同时可将管线钢的总氧、氮、氢含量等控制在更好水平。此外，在RH精炼处理后再进行喂钙线处理，使钢中的Al2O3完全变性成球状钙铝酸盐夹杂。同时，该工艺路线将冶炼终点的碳含量控制在0.05％以下，硫含量控制在0.02％以下，所获得的X80管线钢具有良好的洁净度。

根据本发明的冶炼工艺，其主要技术措施及控制目标如下：

(1)碳的控制：一是在转炉炼钢终点吹炼至低碳；二是控制合金增碳量；三是控制精炼过程的增碳量。

(2)硫的控制：一是含钒铁水提钒调渣后进行半钢深脱硫，将脱硫渣扒除干净；二是控制转炉中的造渣增硫，并加入低硫废钢；三是可以采用钢包渣改质，并在LF炉精炼过程中深脱硫；四是采用干净的双通钢包，以减少钢包污染。

(3)磷的控制：一是采用大渣量、双渣半钢低磷钢的冶炼方式；二是采用挡渣出钢、红包出钢以及留钢等操作；三是在转炉出钢的过程中采用低磷金属Mn合金化。

(4)氮的控制：一是转炉炼钢全程底吹氩气；二是RH炉精炼时进行脱氮处理；三是在连铸过程中保护浇铸。

(5)温度控制：一是控制半钢温度及其碳含量达标；二是采用红包出钢方式，减少出钢温降；三是对LF炉精炼过程中的加热进行精确控制。

具体地，本发明不仅要求所得管线钢中的P≤0.015％，而且为确保管线钢的性能，S≤0.002％。其中，以重量百分比计，含钒铁水提钒后半钢中的C≥3.4％且半钢出钢温度为1340～1380℃；转炉炼钢终点的钢水中的C含量为0.02～0.03％；LF炉出站温度为1585～1595℃，精炼过程的增碳量≤0.01％。转炉炼钢起点的半钢中的S≤0.002％,转炉炼钢终点的钢水中的S≤0.005％，LF炉精炼后的钢水中的S≤0.002％；转炉炼钢终点的钢水中的P≤0.007％，LF炉精炼和RH炉精炼后的钢水中的P≤0.003％；RH炉精炼后的钢水中的N≤0.005％；Mn含量控制在在1.70～1.90％之间。

下面结合具体示例对本发明进行进一步的说明。

示例1：

半钢中的硫含量为0.050％，半钢脱硫后的硫含量为0.0005％，转炉冶炼终点的钢水中的硫含量为0.0017％，LF炉出站后的钢水中的硫含量为0.002％，RH炉出站后的铁水中的硫含量为0.0016％，成品X80管线钢中的硫含量为0.002％。

转炉冶炼终点的钢水中的碳含量为0.03％，LF炉出站后的钢水中的碳含量为0.03％，RH炉出站后的铁水中的硫含量为0.034％，成品X80管线钢中的硫含量为0.04％。

转炉冶炼终点的钢水中的磷含量为0.0079％，LF炉出站后的钢水中的磷含量为0.011％，RH炉出站后的铁水中的磷含量为0.0014％，成品X80管线钢中的磷含量为0.014％。

LF炉出站后的铁水中的氮含量为0.0042％，RH炉出站后的铁水中的氮含量为0.0030％，成品X80管线钢中的氮含量为0.0035％。

转炉冶炼的终点温度为1708℃，LF炉的出站温度为1678℃，RH炉的出站温度为1600℃，中包温度为1557℃。

生产得到的成品X80管线钢的成分为：C：0.04％，Si：0.18％，Mn：1.85％，P：0.014％，S：0.002，Cr：0.25％，Als：0.029％，Ni：0.17％，Ti：0.015％，Cu：0.23％，Mo：0.19％，Nb：0.104％以及余量的Fe和不可避免的杂质。

示例2：

半钢中的硫含量为0.049％，半钢脱硫后的硫含量为0.0013％，转炉冶炼终点的钢水中的硫含量为0.0033％，LF炉出站后的钢水中的硫含量为0.002％，RH炉出站后的铁水中的硫含量为0.0017％，成品X80管线钢中的硫含量为0.002％。

转炉冶炼终点的钢水中的碳含量为0.03％，LF炉出站后的钢水中的碳含量为0.03％，RH炉出站后的铁水中的硫含量为0.032％，成品X80管线钢中的硫含量为0.04％。

转炉冶炼终点的钢水中的磷含量为0.0066％，LF炉出站后的钢水中的磷含量为0.009％，RH炉出站后的铁水中的磷含量为0.0095％，成品X80管线钢中的磷含量为0.010％。

LF炉出站后的铁水中的氮含量为0.0057％，RH炉出站后的铁水中的氮含量为0.0034％，成品X80管线钢中的氮含量为0.0048％。

转炉冶炼的终点温度为1671℃，LF炉的出站温度为1663℃，RH炉的出站温度为1601℃，中包温度为1550℃。

生产得到的成品X80管线钢的成分为：C：0.04％，Si：0.19％，Mn：1.84％，P：0.010％，S：0.002，Cr：0.25％，Als：0.036％，Ni：0.17％，Ti：0.019％，Cu：0.24％，Mo：0.20％，Nb：0.106％以及余量的Fe和不可避免的杂质。

综上所述，本发明的在半钢条件下冶炼X80管线钢具有良好的钢水洁净度，且其属于高技术含量、高附加值的产品，社会经济效益显著。本发明的在半钢条件下冶炼X80管线钢的冶炼工艺利用含钒铁水提钒后的半钢进行冶炼，通过对碳、硫、磷、氮等元素含量的控制，且通过准确控制冶炼中各步骤的温度和钢水质量，获得了良好性能的高级别X80管线钢，并进行具有较好的应用前景。

尽管已经参照本发明的实施例具体描述了本发明，但是本领域的技术人员应该知道，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对实施例做出各种形式的改变。

Claims

1.一种在半钢条件下冶炼的X80管线钢，其特征在于，所述X80管线钢的各组成成分的重量百分比为：C：0.020～0.050％、Si：0.10～0.25％、Mn：1.73～1.93％、Nb：0.095～0.105％、Ti：0.01～0.025％、Cr：0.02～0.03％、Mo：0.15～0.25％、Ni：0.15～0.20％、Cu：0.20～0.25％、Al：0.010～0.045％、N≤0.006％、O≤0.004％、P≤0.015％、S≤0.003％以及余量的铁和不可避免的杂质。

2.如权利要求1所述的在半钢条件下冶炼的X80管线钢的生产工艺，其特征在于，所述生产工艺包括依次进行的含钒铁水提钒、半钢脱硫、转炉炼钢、LF炉精炼、RH炉精炼、连铸，其中，在转炉冶炼过程中全程底吹氩气，且在RH炉精炼后进行喂钙线处理。

3.根据权利要求2所述的在半钢条件下冶炼的X80管线钢的生产工艺，其特征在于，以重量百分比计，含钒铁水提钒后的半钢中的C≥3.4％且半钢出钢温度为1340～1380℃；转炉炼钢终点的钢水中的C含量为0.02～0.03％，转炉出钢温度为1660～1710℃；LF炉出站温度为1585～1595℃，精炼过程的增碳量≤0.01％。

4.根据权利要求2所述的在半钢条件下冶炼的X80管线钢的生产工艺，其特征在于，以重量百分比计，转炉炼钢起点的半钢中的S≤0.002％,转炉炼钢终点的钢水中的S≤0.005％，LF炉精炼后的钢水中的S≤0.002％。

5.根据权利要求2所述的在半钢条件下冶炼的X80管线钢的生产工艺，其特征在于，以重量百分比计，转炉炼钢终点的钢水中的P≤0.008％，LF炉精炼和RH炉精炼后的钢水中的P≤0.015％。

6.根据权利要求2所述的在半钢条件下冶炼的X80管线钢的生产工艺，其特征在于，以重量百分比计，RH炉精炼后的钢水中的N≤0.005％，成品X80管线钢中的N≤0.006％。