CN107151765B - 一种抗酸耐蚀管线钢及其生产方法 - Google Patents

一种抗酸耐蚀管线钢及其生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明是一种抗酸耐蚀管线钢，其重量百分比成分为：C：0.02～0.04%，Si：0.10～0.35%，Mn：0.9～1.40%，P：0.012%，S：0.0010%，Nb：0.020～0.070%，Ti：0.006～0.020%，Ni：0.30%，Cr：0.10～0.30%，Cu：0.10～0.30%，Al：0.015～0.050%，余量为Fe和杂质。本发明采用一种低碳、低磷硫、低气体含量的设计，铸坯低倍评级达到冶标C类评级，通过TMCP轧制降低轧板的晶粒度、消除或减轻带状组织，保证了产品的抗酸耐蚀性能，从而达到抗酸耐蚀管线钢的基体满足抗酸耐蚀性能。

Description

一种抗酸耐蚀管线钢及其生产方法
技术领域
本发明涉及一种管线钢及其生产方法，具体的说是一种抗酸耐蚀管线钢及其生产方法。
背景技术
抗酸耐蚀管线钢主要是抗HIC、SSC性能，硫化氢是一种弱酸性电解质，在pH为1～5的水溶液中主要以分子态形式存在，硫化氢与金属发生腐蚀反应：H2S+Fe → FeS+2H生成原子氢，H2S作为氢复合成氢分子的毒化剂，使得原子氢易于进入钢的基体。进入钢中的氢原子通过扩散达到缺陷处，并析出成氢分子，产生很高的压力。有应力存在时，在拉伸应力（外加的或/和残余的）作用下，氢在冶金缺陷（夹杂、晶界、相界、位错、裂纹等）提供的三项拉应力区富集，当偏聚的氢浓度达到临界值时，高强度钢、高内应力构件等便会在氢和应力场的联合作用下开裂。因此，在产品设计上应阻止原子氢进入钢的基体。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：本发明从钢成分低碳、低磷、低硫，以及晶粒细小组织致密的角度出发去解决如何阻止原子氢进入钢基体的技术问题，采用一种低碳、低磷硫、低气体含量的设计，铸坯低倍评级达到冶标C类评级，通过TMCP轧制降低轧板的晶粒度、消除或减轻带状组织，保证了产品的抗酸耐蚀性能，从而达到抗酸耐蚀管线钢的基体满足抗酸耐蚀性能。
本发明解决以上技术问题的技术方案是：
一种抗酸耐蚀管线钢，其重量百分比成分为：C：0.02～0.04%，Si：0.10～0.35%，Mn：0.9～1.40%，P：0.012%，S：0.0010%，Nb：0.020～0.070%，Ti：0.006～0.020%，Ni：0.30%，Cr：0.10～0.30%，Cu：0.10～0.30%，Ca：0.0040%，Al：0.015～0.050%，余量为Fe和杂质。
抗酸耐蚀管线钢的生产工艺，包括以下步骤：
㈠脱硫站采用石灰与镁粉进行复合脱硫，脱硫后扒渣干净，保证转炉炉后硫小于80ppm；
㈡转炉采用双渣法实现高温脱磷，吹炼至85%时进行副枪测温取样，此时提氧枪倒渣，倒渣结束后，根据副枪样进行二次吹炼，保证转炉出钢温度大于1680℃，成品磷不大于0.012%；
㈢转炉出钢采用弱脱氧方式，出钢加入500Kg低碳锰铁，根据副枪定氧添加铝块，600ppm氧加20Kg铝，每增加100ppm氧增加10Kg铝，保证出钢后钢液内氧50～80ppm；
㈣钢水到达RH后，进行测温取样，温度大于等于1580℃，保证钢液合金化后真空循环的流动性，真空度≤3.0mbar后进行脱碳处理，利用钢液中的氧去除碳，真空后碳≤0.010%后进行合金化处理，合金化结束后进行真空保持，真空处理过程中不进行合金化操作，有效去除钢液的气体含量；
㈤钢水到达LF后，加石灰造渣，通过底搅氩气搅拌，达到脱硫的目的，硫控制在0.0010%以内，脱硫结束后进行钙处理，使用220米无缝纯钙包芯线，钙处理后静搅15～20min，提高钢水纯净度；
㈥连铸过程采用全程保护浇注，过热度控制在10～20℃，采用双辊电磁搅拌技术，有效控制中心偏析，低倍评级在冶标C1.0级以内；
㈦轧制过程采用TMCP轧制，通过≤950℃二阶段控轧有效降低轧板的晶粒度，合理控制辊速，根据轧件控制棍速1.1～1.3m/s，加速度0.006～0.010 m/s²，通过层流冷却消除或减轻带状组织，返红温度设定450±50℃；有效控制轧板的晶粒度与带状组织，消除了氢的扩散通道，达到了抗酸耐蚀的技术要求。
本发明从钢成分低碳 、低磷、低硫，以及晶粒细小组织致密的角度出发去解决如何阻止原子氢进入钢基体的技术问题，从而达到抗酸耐蚀管线钢的基体满足抗酸耐蚀性能。
本发明抗酸耐蚀管线钢HIC性能，实验按照NACE TM0248-A实验溶液标准进行，（CTR）≤5%，（CSR）≤2% ，（CLR）≤15%；SSC性能按ASTM G39标准进行四点弯曲试验，在NACETM0177的 A溶液中进行4点弯曲试验，试验时间720小时，试样加载应力为实际屈服强度的80%。试验后在10倍放大倍率下观察，试件样品厚度方向没有裂纹。
本发明的有益效果是：采用一种低碳、低磷硫、低气体含量的设计，铸坯低倍评级达到冶标C类评级，通过TMCP轧制降低轧板的晶粒度、消除或减轻带状组织，保证了产品的抗酸耐蚀性能。本发明成功解决了管线钢抗HIC、SSC性能的控制难点，降低了组织中珠光体数量，细小的晶粒度增加了轧材的致密度，减轻的带状组织消除了氢扩散通道，从而提升了产品质量，大幅度提高经济效益。
具体实施方式
实施例1
本实施例是一种抗酸耐蚀管线钢的生产方法，包括以下步骤：
㈠管线钢的重量百分比成分为：其重量百分比成分为：C：0.040%、Si：0.35%，Mn：1.40%，P：0.012%，S：0.0010%，Nb：0.070%，Ti：0.020%，Ca：0.0040%，Al：0.050%，Cu：0.30%，Ni：0.30%，Cr：0.30%，余量为Fe；
㈡脱硫站采用石灰与镁粉进行复合脱硫，脱硫后扒渣干净，保证转炉炉后硫小于80ppm；
㈢钢水在BOF采用双渣法进行高温脱磷，。吹炼至85%时进行副枪测温取样，此时提氧枪倒渣，倒渣结束后，根据副枪样进行二次吹炼，转炉出钢温度大于1680度，成品磷不大于0.012%；
㈣转炉出钢进行弱脱氧操作，加入500Kg低碳锰铁，根据副枪定氧添加铝块，600ppm氧加20Kg铝，每增加100ppm氧增加10Kg铝，保证炉后钢液定氧范围50～80ppm。
㈤钢水到达RH后，进行测温取样，温度大于等于1580度，保证钢液合金化后真空循环的流动性，真空度≤3.0mbar后进行脱碳处理，利用钢液中的氧去除碳，真空后碳≤0.010%后进行合金化处理，合金化结束后进行真空保持，真空处理过程中不进行合金化操作，有效去除钢液的气体含量；
㈥钢水到达LF后，加石灰造渣，通过底搅氩气搅拌，达到脱硫的目的，硫控制在0.0010%以内，脱硫结束后进行钙处理，使用220米无缝纯钙包芯线，钙处理后静搅15～20min，提高钢水纯净度；
㈦连铸过程采用全程保护浇注，过热度控制在10～20度，采用双辊电磁搅拌技术，提升内部组织，控制中心偏析，低倍评级在冶标C1.0级以内；
㈧㈦轧制过程采用TMCP轧制，通过≤950℃二阶段控轧有效降低轧板的晶粒度，合理控制辊速，根据轧件控制棍速1.1～1.3m/s，加速度0.006～0.010 m/s²，通过层流冷却消除或减轻带状组织，返红温度设定450±50℃；有效控制轧板的晶粒度与带状组织，消除了氢的扩散通道，达到了抗酸耐蚀的技术要求。
㈨满足力学性能、HIC、SSC、晶粒度、带状评级要求。
本实施例生产过程具体如下：
本实施例的抗酸管线钢通过低碳、低磷、低硫设计，低温浇铸、TMCP轧制，轧材内部组织更加致密，晶粒更细，满足了不同规格产品HIC、SSC性能要求。
实施例2
本实施例抗酸耐蚀管线钢的重量百分比成分为： C：0.020%，Si 0.10%，Mn：0.9%，P：0.012%，S：0.0010%，Nb：0.020%，Ti：0.006%，Ca：0.0040% 、Al：0.015%，Cu：0.10%，Ni：0.30%，Cr：0.10%，余量为Fe。本实施例的抗酸耐蚀管线钢的生产方法工艺步骤与实施例一相同，本实施例生产过程具体如下：
本实施例的抗酸管线钢通过低碳、低磷、低硫设计，低温浇铸、TMCP轧制，轧材内部组织更加致密，晶粒更细，满足了不同规格产品HIC、SSC性能要求。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种抗酸耐蚀管线钢，其重量百分比成分为：C：0.02～0.04%，Si：0.10～0.35%，Mn：0.9～1.40%，P：0.012%，S：0.0010%，Nb：0.020～0.070%，Ti：0.006～0.020%，Ni：0.30%，Cr：0.10～0.30%，Cu：0.10～0.30%，Ca：0.0040%，Al：0.015～0.050%，余量为Fe和杂质；其特征在于：所述的抗酸耐蚀管线钢的生产工艺包括以下步骤：
㈠脱硫站采用石灰与镁粉进行复合脱硫，脱硫后扒渣干净，保证转炉炉后硫小于80ppm；
㈡转炉采用双渣法实现高温脱磷，吹炼至85%时进行副枪测温取样，此时提氧枪倒渣，倒渣结束后，根据副枪样进行二次吹炼，保证转炉出钢温度大于1680℃，成品磷不大于0.012%；
㈢转炉出钢采用弱脱氧方式，出钢加入500Kg低碳锰铁，根据副枪定氧添加铝块，600ppm氧加20Kg铝，每增加100ppm氧增加10Kg铝，保证出钢后钢液内氧50～80ppm；
㈣钢水到达RH后，进行测温取样，温度大于等于1580℃，保证钢液合金化后真空循环的流动性，真空度≤3.0mbar后进行脱碳处理，利用钢液中的氧去除碳，真空后碳≤0.010%后进行合金化处理，合金化结束后进行真空保持，真空处理过程中不进行合金化操作，有效去除钢液的气体含量；
㈤钢水到达LF后，加石灰造渣，通过底搅氩气搅拌，达到脱硫的目的，硫控制在0.0010%以内，脱硫结束后进行钙处理，使用220米无缝纯钙包芯线，钙处理后静搅15～20min，提高钢水纯净度；
㈥连铸过程采用全程保护浇注，过热度控制在10～20℃，采用双辊电磁搅拌技术，提升内部组织，控制中心偏析，低倍评级在冶标C1.0级以内；
㈦轧制过程采用TMCP轧制，通过≤950℃二阶段控轧有效降低轧板的晶粒度，合理控制辊速，根据轧件控制棍速1.1～1.3m/s，加速度0.006～0.010 m/s²，通过层流冷却消除或减轻带状组织，返红温度设定450±50℃；有效控制轧板的晶粒度与带状组织，消除了氢的扩散通道，达到了抗酸耐蚀的技术要求。
2.如权利要求1所述的抗酸耐蚀管线钢，其特征在于：其重量百分比成分为：C：0.040%、Si：0.35%，Mn：1.40%，P：0.012%，S：0.0010%，Nb：0.070%，Ti：0.020%，Ca：0.0040%，Al：0.050%，Cu：0.30%，Ni：0.30%，Cr：0.30%，余量为Fe。
3.如权利要求1所述的抗酸耐蚀管线钢，其特征在于：其重量百分比成分为：C：0.020%，Si 0.10%，Mn：0.9%，P：0.012%，S：0.0010%，Nb：0.020%，Ti：0.006%，Ca：0.0040% 、Al：0.015%，Cu：0.10%，Ni：0.30%，Cr：0.10%，余量为Fe。
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