CN108559816A - 一种使用转炉提钒半钢生产抗硫管线钢的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种使用转炉提钒半钢生产抗硫管线钢的方法，所述方法采用转炉提钒后的半钢作为原料生产抗硫管线钢。本发明提供了一种使用转炉提钒半钢生产抗硫管线钢的方法，采用转炉提钒后的半钢作为原料生产抗硫管线钢，充分利用了半钢中的V、Ti元素，得到了性能优异的抗硫管线钢，整个过程基本不添加额外的含钒、钛原料，实现了钒钛资源的综合利用，增加钢的附加值的同时，缩短了工艺流程，具有良好的经济效益和应用前景，适用于工业化生产。

Description

一种使用转炉提钒半钢生产抗硫管线钢的方法
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，具体涉及一种使用转炉提钒半钢生产抗硫管线钢的方法。
背景技术
抗硫管线钢是石油天然气用钢中生产难度最大的一类钢，对钢水的纯净度、铸坯的偏析要求极高。国外日本、美国、德国、法国、意大利等均开发了酸性环境用管线管钢，冶炼的成品S达到了0.0015％以下，成品P达到了0.005—0.010％，近年来，在国际上，有关的石油天然气管道会议上，酸性环境下，管线管钢的研究仍是热点问题，酸性环境下，高钢级管线钢的研究在世界各国受到极大重视。我国未来的管线建设需要大量的抗硫钢管，且需求比例将会逐年增加，而国内研究抗硫管线管的厂家还不多，国内宝钢、天津钢管、攀成钢等先进钢管企业自主开发的管线管成品硫实绩达到了0.005％以下(特殊品种达到0.002％以下)，P实绩达到0.020％以下(特殊品种达到0.010％以下)。
除了要求严格限制S和P的含量外，抗硫管线钢中还需要添加部分有益元素，这些元素有助于抗硫管线钢的冶炼，且适量的元素含量能有效的提高抗硫管线钢的性能。
例如CN102057070B提供了一种抗硫性优异的钢板和管线用钢管，上述钢板和钢管的特征在于，以质量％计，含有C：0.01～0.08％、Si：0.10～0.50％、Mn：1.00～1.50％、Ti：0.005～0.030％、Nb：0.01％以上且小于0.04％、Ca：0.0010～0.0040％，且限制为P：0.015％以下、S：0.0008％以下、O：0.0020％以下、Al：0.040％以下，其余部分由Fe和杂质组成。
CN101928885B提供了一种抗硫化氢腐蚀管线用钢，该管线用钢含有以下质量百分比的化学成分：C 0.05-0.10％，Si 0-0.35％，Mn 1.15-1.35％，P 0-0.015％，S 0-0.006％，Nb 0.04-0.06％，Ti 0.015-0.03％，V 0.035-0.065％，Cu0.2-0.3％，Ni0.2-0.3％，Al0.015-0.02％，余量为Fe及不可避免的杂质元素。
CN106191671A本发明公开了一种高强度抗硫化氢腐蚀无缝管线管及其制备方法，化学成分重量百分比为：0.12％≤C≤0.15％、0.15％≤Si≤0.35％、1.2％≤Mn≤1.5％、S≤0.0015％、P≤0.01％、0.02％≤V≤0.06％、0.01％≤Ti≤0.02％、0.02％≤Al≤0.04％、Ca≤0.0025％、N≤0.012％、Ni≤0.08％、Cu≤0.08％、Cr≤0.2％、Mo≤0.1％、Nb≤0.02％、其余为Fe和不可避免的杂质。
CN106929774A公开了一种正火态X52抗硫无缝管线管及其制备方法，是在C-Mn钢的基础上采用V微合金化，并添加一定量的Cr元素，制得正火态X52抗硫无缝管线管，碳当量Ceq≤0.43％。
CN104404383A一种超低碳抗硫化氢腐蚀X80管线钢及制备方法，属于管线钢技术领域。该管线钢化学成分重量百分数为：：C 0.02～0.04％、Si 0.20～0.40％、Mn 0.90～1.10％、Cu 0.20～0.26％、Cr 0.40～0.70％、Nb 0.02～0.04％、Ni 0.20～0.40％、Mo0.20～0.30％、Ti 0.01～0.03％，V 0.04～0.07％，P≤0.03％、S≤0.008％，余量为Fe及不可避免的杂质。
CN105925899B一种调质态X52抗硫化氢腐蚀无缝管线管，所述管线管的化学成分重量百分比为：0.11％≤C≤0.14％、0.15％≤Si≤0.35％、0.8％≤Mn≤1.5％、0.01％≤Ti≤0.02％、S≤0.0015％、P≤0.01％、0.015％≤Al≤0.030％、0.0015％≤Ca≤0.0025％、N≤0.008％、Ni≤0.08％、Cu≤0.08％、Cr≤0.2％、Mo≤0.1％、V≤0.03％、Nb≤0.02％、其余为Fe和不可避免的杂质，碳当量CEQ≤0.39％。
上述专利均在制备的抗硫管线钢中添加了V、Ti等元素，得到了高强度、高韧性以及高耐蚀性能的抗硫管线钢，说明适量的V、Ti元素有助于提高抗硫管线钢的机械性能和耐腐蚀性能。但是上述专利在制备过程中均采用添加含钒以及含钛原料的方式来实现对钢中钒钛元素的调控，增加了炼钢成本。
我国内蒙、四川、云南等地蕴藏着极为丰富的多元素共生铁矿资源，为了更好地利用这些宝贵资源，许多钢厂都先后采用转炉提钒等工艺提取钒钛等金属，经过这样处理后的铁水，硅、锰含量少，同时碳也有一定的炼损，即所谓半钢。半钢中和常规铁水相比，发热元素碳、硅、锰烧损较大，转炉冶炼化学热会有较大损失，对转炉冶炼的升温、化渣、多吃废钢都带来了一定的困难。但半钢中含有一定量的Ti、V等元素，如何实现对半钢中有益元素的有效利用也是钢铁企业当前面临的难题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种使用转炉提钒半钢生产抗硫管线钢的方法，采用转炉提钒后的半钢作为原料，结合后续冶炼工艺，得到了性能优异的抗硫管线钢，实现了对半钢中钒钛资源的充分利用，降低了生产成本，具有良好的经济效益和应用前景。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供了一种使用转炉提钒半钢生产抗硫管线钢的方法，其特征在于，所述方法采用转炉提钒后的半钢作为原料生产抗硫管线钢。
半钢为经过氧化提取钒渣后的介于铁水和转炉炼钢终点钢水之间的一种金属溶液，其含有一定量的Ti和V，本发明采用转炉提钒后的半钢生产抗硫管线钢，可以充分利用其中的钒钛资源，避免了传统生产抗硫管线钢过程中添加含钒、钛原料的步骤，进而降低了生产成本。
本发明利用半钢作为原料，与后续冶炼工艺相结合，能够生产出与其他工艺方法同质量或质量更好的抗硫管线钢。
根据本发明，按质量百分含量计，所述半钢中含有Ti 0.010-0.020％；V 0.020-0.040％。
根据本发明，所述半钢的生产方法为：对高炉铁水进行铁水预处理后，通过提钒转炉工序冶炼得到钒渣和半钢。
根据本发明，所述钒渣用于制备五氧化二钒，所述半钢供于转炉冶炼抗硫管线钢。
本发明所述生产抗硫管线钢的方法为：以半钢为原料，依次经过转炉炼钢、LF精炼、VD真空精炼以及圆坯连铸后得到抗硫管线钢。
根据本发明，按质量百分含量计，所述抗硫管线钢含有以下成分：C 0.13-0.16％；Si 0.20-0.35％；Mn 1.15-1.30％；P≤0.015％；S≤0.005％；Cu≤0.15％；Ni≤0.15％；Cr≤0.15％；Mo≤0.10％；Ni≤0.15；V 0.005-0.010％；Nb 0.035-0.050％；Ti 0.025-0.035％；O≤0.0012％；N≤0.008％；H≤0.0001％；余量为Fe和不可避免的杂质。
根据本发明，按质量百分含量计，所述抗硫管线钢中V、Nb以及Ti之和≤0.12％。
本发明在LF精炼过程中加入铌铁调整铌的含量。
根据本发明，所述圆坯连铸后对铸坯进行缓冷和精整处理。
本发明采用本领域常规的冶炼技术对冶炼过程进行控制，进而将各元素含量控制在上述范围内。
本发明在冶炼过程中，采用超低磷钢控制技术，控制抗硫管线钢成品P≤0.008％，S≤0.0015％，Ca/S＞1.5。
本发明采用全程保护浇注、钢包自动下渣检测等技术，控制抗硫管线钢成品中O≤12ppm。
本发明采用控H技术，控制抗硫管线钢成品中H≤1.0ppm。
本发明采用控N技术，控制抗硫管线钢成品中N≤60ppm。
本发明采用整体式五孔水口浇注，优化钢水在结晶器内流场，减少钢水夹渣，防止穿管过程出现钢管外折缺陷，进一步控制钢中非金属夹杂物。
本发明采用窄成分控制技术，控制钢中C、Si、Mn、Cr、Mo、Ni、Cu、V、B成分波动，控制管线钢碳当量满足要求。低过热度(15-30℃)下恒拉速浇注，确保铸坯质量稳定性。确保钢成分均匀性。
本发明在整个冶炼过程进行超低磷控制、超低硫的控制、成分均匀性的控制以及全程保护浇注控制和夹杂物的控制，同时在LF精炼炉进行V、Nb、Ti的微合金化控制等措施，确保钢的最终指标达到符合客户使用要求，最终得到的抗硫管线钢成品中P≤0.008％、S≤0.0015％、V 0.005-0.010％、Ti 0.025-0.035％；Ca/S≥1.5，抗硫管线钢抗腐蚀性能检验，合格率100％。
作为优选的技术方案，本发明所述生产抗硫管线钢的方法包括以下步骤：
(1)对高炉铁水进行铁水预处理后，通过提钒转炉工序冶炼得到钒渣和半钢；
(2)以步骤(1)得到的半钢为原料，依次经过转炉炼钢、LF精炼、VD真空精炼以及圆坯连铸，LF精炼过程中加入铌铁调整铌的含量，然后进行铸坯缓冷和精整后得到抗硫管线钢。
本发明以半钢作为原料冶炼抗硫管线钢，半钢残留中V到成品过程中，不需要另外添加，钛含量可视钢中含量进行微量调整，在VD工序破空后使用钛线精确调钛。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
本发明以转炉提钒后的半钢作为原料生产抗硫管线钢，充分利用了半钢中的V、Ti元素，得到了性能优异的抗硫管线钢，整个过程基本不添加额外的含钒、钛原料(钛含量需要微调)，实现了钒钛资源的综合利用，增加钢的附加值的同时，缩短了工艺流程，具有良好的经济效益和应用前景，适用于工业化生产。
具体实施方式
为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
(1)对高炉铁水进行铁水预处理，预处理过程中控制P、S的含量，然后通过提钒转炉工序冶炼得到钒渣和半钢，所得钒渣用于制备五氧化二钒；
(2)以步骤(1)得到的半钢为原料，依次经过转炉炼钢、LF精炼、VD真空精炼以及圆坯连铸，转炉炼钢过程留渣操作、滑板挡渣以及控制P含量，LF精炼过程中进行脱硫和微合金化，造白渣后取样，根据成分参考0.70Kg/t，加入铌铁，调整铌的含量为0.035％，VD真空精炼过程中进行脱气、微合金化和夹杂物变性处理，在VD工序破空后使用钛线精确调钛，钛线按照0.085米/吨增0.001％钛进行喂线，然后进行铸坯缓冷和精整，实现对连铸坯表面质量和内部质量的控制，得到抗硫管线钢，所得钢材中V、Nb以及Ti之和≤0.12％。
实施例2
(1)对高炉铁水进行铁水预处理，预处理过程中控制P、S的含量，然后通过提钒转炉工序冶炼得到钒渣和半钢，所得钒渣用于制备五氧化二钒；
(2)以步骤(1)得到的半钢为原料，依次经过转炉炼钢、LF精炼、VD真空精炼以及圆坯连铸，转炉炼钢过程留渣操作、滑板挡渣以及控制P含量，LF精炼过程中进行脱硫和微合金化，造白渣后取样，根据成分参考0.70Kg/t，加入铌铁，调整铌的含量为0.040％，VD真空精炼过程中进行脱气、微合金化和夹杂物变性处理，在VD工序破空后使用钛线精确调钛，钛线按照0.085米/吨增0.001％钛进行喂线，然后进行铸坯缓冷和精整，实现对连铸坯表面质量和内部质量的控制，得到抗硫管线钢，所得钢材中V、Nb以及Ti之和≤0.12％。
实施例3
(1)对高炉铁水进行铁水预处理，预处理过程中控制P、S的含量，然后通过提钒转炉工序冶炼得到钒渣和半钢，所得钒渣用于制备五氧化二钒；
(2)以步骤(1)得到的半钢为原料，依次经过转炉炼钢、LF精炼、VD真空精炼以及圆坯连铸，转炉炼钢过程留渣操作、滑板挡渣以及控制P含量，LF精炼过程中进行脱硫和微合金化，造白渣后取样，根据成分参考0.70Kg/t，加入铌铁，调整铌的含量为0.050％，VD真空精炼过程中进行脱气、微合金化和夹杂物变性处理，在VD工序破空后使用钛线精确调钛，钛线按照0.085米/吨增0.001％钛进行喂线，然后进行铸坯缓冷和精整，实现对连铸坯表面质量和内部质量的控制，得到抗硫管线钢，所得钢材中V、Nb以及Ti之和≤0.12％。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种使用转炉提钒半钢生产抗硫管线钢的方法，其特征在于，所述方法采用转炉提钒后的半钢作为原料生产抗硫管线钢。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，按质量百分含量计，所述半钢中含有Ti0.010-0.020％；V 0.020-0.040％。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述半钢的生产方法为：对高炉铁水进行铁水预处理后，通过提钒转炉工序冶炼得到钒渣和半钢。
4.如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述钒渣用于制备五氧化二钒，所述半钢供于转炉冶炼抗硫管线钢。
5.如权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述方法为：以半钢为原料，依次经过转炉炼钢、LF精炼、VD真空精炼以及圆坯连铸后得到抗硫管线钢。
6.如权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，按质量百分含量计，所述抗硫管线钢含有以下成分：C 0.13-0.16％；Si 0.20-0.35％；Mn 1.15-1.30％；P≤0.015％；S≤0.005％；Cu≤0.15％；Ni≤0.15％；Cr≤0.15％；Mo≤0.10％；Ni≤0.15；V 0.005-0.010％；Nb 0.035-0.050％；Ti 0.025-0.035％；O≤0.0012％；N≤0.008％；H≤0.0001％；余量为Fe和不可避免的杂质。
7.如权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，按质量百分含量计，所述抗硫管线钢中V、Nb以及Ti之和≤0.12％。
8.如权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，所述LF精炼过程中加入铌铁调整铌的含量。
9.如权利要求1-8任一项所述的方法，其特征在于，所述圆坯连铸后对铸坯进行缓冷和精整处理。
10.如权利要求1-9任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)对高炉铁水进行铁水预处理后，通过提钒转炉工序冶炼得到钒渣和半钢；
(2)以步骤(1)得到的半钢为原料，依次经过转炉炼钢、LF精炼、VD真空精炼以及圆坯连铸，LF精炼过程中加入铌铁调整铌的含量，然后进行铸坯缓冷和精整后得到抗硫管线钢。
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