CN106011594A - 一种屈服245MPa级抗氢致裂纹容器钢的冶炼方法 - Google Patents

一种屈服245MPa级抗氢致裂纹容器钢的冶炼方法 Download PDF

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Abstract

一种屈服245MPa级抗氢致裂纹容器钢的冶炼方法，属于炼钢技术领域。通过铁水喷镁加石灰脱硫预处理，喷镁量0.25～0.5kg/t钢，石灰加入量3～7kg/t钢，扒渣时间7～10min；转炉冶炼，出钢温度在1570℃～1600℃之间，出钢时磷含量0.003～0.005wt％之间；LF精炼，终点硫含量在0.0006～0.001wt％之间；RH真空处理，结束时氢含量小于1.5ppm；板坯连铸工艺完成。优点在于：成本低、容易实现、工艺控制稳定，易于推广。

Description

一种屈服245MPa级抗氢致裂纹容器钢的冶炼方法
技术领域
本发明属于炼钢技术领域，特别涉及一种屈服245MPa级抗氢致裂纹容器钢的冶炼方法。
背景技术
在石油化工领域，近年来发生的一些由于H2S存在发生设备损坏或破裂事故，使得人们对于H2S腐蚀环境下的容器用钢的抗氢致裂纹(简称HIC)性能提出了要求。
研究表明，氢致裂纹的起源点均为MnS夹杂物，同时裂纹绝大多数出现在心部，部分出现在表面的氢鼓泡下方，而在其他位置，几乎未发现氢致裂纹。由此可见，心部的氢致裂纹是在MnS夹杂物与心部的疏松缩孔共同形成的特殊MnS+缺陷界面处萌生的。而心部的硬相组织、P偏析等缺陷不利于止裂，从而促使了氢致裂纹的扩展，最终形成了严重的氢致裂纹缺陷。
使用连铸板坯生产抗氢致裂纹容器钢是目前普遍采用的手段，其成材率要远远高于模铸，但连铸板坯的心部缺陷呈线状分布，这大大增加了MnS+缺陷界面的出现几率，也将使得板坯生产的抗氢致裂纹容器钢容易出现裂纹缺陷。基于对氢致裂纹影响因素的确认，本专利在成分设计及冶炼过程控制因素提出了几个关键控制点，为生产屈服245MPa级别抗氢致裂纹容器钢提出了重要的控制方向。
在抗氢致裂纹用钢方面，有以下几个资料公布：
沙庆云等人公布了一种抗酸性低锰X70管线钢及其生产方法，申请号为201110179851.3，其公布了生产该种管线钢的成分和轧制工艺，其碳含量在0.05-0.07％之间，Mn含量在1.05-1.25％之间。
李少坡等人公布了一种正火态抗酸性热轧钢板及其制备方法，申请号为201110335414.6，其公布了该钢种成分及其制备方法，其碳含量在0.061-0.151％之间，Mn含量在0.5-0.99％之间。
成泽伟等人公布了一种RH-LF-VD精炼生产抗酸管线钢的工艺，申请号为2012102000737.9，其公布了利用转炉炼钢和RH-LF-VD精炼工艺控制铁水成分，生产低碳、低硫的抗酸管线钢。
田志红等人公布了低碳抗酸管线钢的制备方法，申请号为201310356491.9，其公布了该钢种的冶炼方法和成分体系，其碳含量在0.025-0.045％之间，Mn含量在1.0-1.5％之间。
隋鹤龙等人公布了一种450MPa级抗氢致开裂压力容器用钢板及其生产方法，公布了该钢种的成分体系和制作方法，其碳含量在0.13-0.14％之间，锰含量在0.9-0.95％之间。
李云涛等人发表文章“高强度管线钢的抗氢致裂纹性能，钢铁研究学报，2008，12”，研究了不同成分体系对抗氢致裂纹的影响，其研究对象碳含量在0.06-0.12％之间，Mn含量在1.15-1.45％之间。
许少普等人发表文章“特厚抗氢致裂纹及抗层状撕裂用Q345R钢板的开发，2011年全国技术中心建设与新品开发研讨会”，其公布了碳含量在0.12-0.16％之间，锰含量在1.2-1.35％之间的Q345R-Z35的钢种。
发明内容
本发明的目的在于提供一种屈服245MPa级抗氢致裂纹容器钢的冶炼方法，解决了传统生产方法造成板坯心部缺陷大大增加了MnS+缺陷界面的出现几率高，使得板坯生产的抗氢致裂纹容器钢容易出现氢致裂纹缺陷的问题。
一种屈服245MPa级抗氢致裂纹容器钢，其中，其化学成分质量百分比为：C：0.1～0.14％；Si：0.15～0.4％；Mn：0.8～1.0％；P≤0.006％；S≤0.001％；Cr：0.1～0.3％；余量为Fe和不可避免杂质。
一种屈服245MPa级抗氢致裂纹容器钢的冶炼方法，通过铁水脱硫预处理—转炉冶炼—LF精炼—RH真空处理—板坯连铸工艺完成，具体步骤及参数如下：
1、铁水预处理：使用喷镁加石灰脱硫，喷镁量0.25～0.5kg/t钢，石灰加入量3～7kg/t钢，扒渣时间7～10min；
2、转炉：转炉使用石灰55～70kg/t钢，出钢温度控制在1570℃～1600℃之间，出钢时磷含量0.003～0.005wt％之间；
3、LF精炼：LF加入石灰18～25kg/t钢，铝粒加入2～3kg/t钢，终点硫含量在0.0006～0.001wt％之间；
4、RH精炼：RH真空处理时间在13～17min之间，结束时氢含量小于1.5ppm。
5、板坯连铸：连铸过程拉速稳定，过热度控制在20～30℃之间。
本发明的内容立足于以下：
碳元素是提高强度的最有效元素，但对于抗氢致裂纹容器钢来说，碳元素增加会造成偏析及心部疏松缩孔的增加，继而造成钢板心部质量恶化，增加氢致裂纹的产生几率。但如果将碳元素降低至极低的水平来保证抗氢致裂纹性能又是不经济的，因此本专利将碳元素控制在0.1～0.14％之间，有效降低钢坯心部在凝固终点位置的包晶反应。包晶反应会造成钢体积的收缩，在钢坯心部的体积收缩会造成心部疏松、缩孔缺陷的增加，加上MnS在心部的聚集，MnS与疏松、缩孔在轧制过程中形成的MnS+缺陷界面，会造成氢致裂纹发生率的提高。因此将碳含量控制0.1～0.14％之间，可以在提高强度的同时，又控制了心部的缺陷。
锰元素也是较为经济的提高强度的元素，过高的锰元素会加重心部偏析，继而增加了心部MnS夹杂物的生成几率，也就增加了氢致裂纹的发生几率。本专利设计中，将锰元素含量控制在0.8％-0.1％之间，在提高强度的同时，还减少心部MnS夹杂物的生成量。
本设计中，碳锰元素不足以使得钢板强度达到屈服245MPa级别，因此需要加入另外一种即经济又可以提高强度的元素铬(Cr)，铬元素的设计含量在0.1％-0.3％之间，即能提高强度，又可以控制成本。
碳当量是保证强度的最直接的指标，本设计中，将碳当量设计在0.3％-0.36％之间。
硫元素对抗氢致裂纹容器钢来讲是最大的有害元素，MnS是氢致裂纹产生的主要原因，将S含量越低越有利，但却是不经济和不现实的，通过对大量的试验数据分析，本专利指出，将S含量降低至0.001％以下，是可以保证氢致裂纹不超标的，同时又是可以实现和经济的。
磷元素的偏析会造成珠光体的脆化，会造成氢致裂纹的扩展，因此降低磷含量对控制氢致裂纹也是非常有效的，通过对大量的试验数据分析，本专利指出，将P含量降低至0.006％以下，是可以保证氢致裂纹不超标的，同时也是可以实现和经济的。
本发明的优点在于：
1、通过成分设计优化和明确有害元素的最高含量，有利于生产出合格的屈服245MPa级别抗氢致裂纹容器钢。
2、该工艺具有成本低、容易实现、工艺控制稳定等特点，易于推广。
具体实施方式
实施例1
生产屈服245MPa级抗氢致裂纹容器钢时，C：0.12％，Si：0.3％，Mn：0.95％，Cr：0.2％，P：0.006％，S：0.0008％，余量为Fe和不可避免杂质。采用转炉炼钢-LF精炼-RH-连铸的工艺路线，具体步骤及参数如下：
1、铁水预处理：使用喷镁加石灰脱硫，喷镁量0.45kg/t钢，石灰加入量5kg/t钢，扒渣时间9min；
2、转炉：转炉使用石灰65kg/t钢，出钢温度控制在1580℃；出钢时磷含量0.005wt％；
3、LF精炼：LF加入石灰23kg/t钢，铝粒加入2.5kg/t钢；终点硫含量0.0006wt％；
4、RH精炼：RH真空处理时间15min，结束时氢含量1ppm；
5、板坯连铸：连铸过程拉速稳定，过热度为27℃；
使用该工艺生产的屈服245MPa级抗酸容器钢，其抗HIC性能检验，CLR、CTR和CSR指标均为0。

Claims (2)

1.一种屈服245MPa级抗氢致裂纹容器钢的冶炼方法，通过铁水脱硫预处理—转炉冶炼—LF精炼—RH真空处理—板坯连铸工艺完成，其特征在于，具体步骤及参数如下：
1)铁水预处理：使用喷镁加石灰脱硫，喷镁量0.25～0.5kg/t钢，石灰加入量3～7kg/t钢，扒渣时间7～10min；
2)转炉：转炉使用石灰55～70kg/t钢，出钢温度控制在1570℃～1600℃之间，出钢时磷含量0.003～0.005wt％之间；
3)LF精炼：LF加入石灰18～25kg/t钢，铝粒加入2～3kg/t钢，终点硫含量在0.0006～0.001wt％之间；
4)RH精炼：RH真空处理时间在13～17min之间，结束时氢含量小于1.5ppm；
5)板坯连铸：连铸过程拉速稳定，过热度控制在20～30℃之间。
2.根据权利要求1所述的冶炼方法，其特征在于，生产出的屈服245MPa级抗氢致裂纹容器用钢化学成分质量百分比为，C：0.1～0.14％；Si：0.15～0.4％；Mn：0.8～1.0％；P≤0.006％；S≤0.001％；Cr：0.1～0.3％；余量为铁Fe和不可避免的杂质。
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