CN110004271B - 控制管线钢中b类夹杂物的生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明属于钢铁冶金技术领域，尤其涉及一种控制管线钢中B类夹杂物的生产工艺，所述生产工艺依次包括：铁水预处理、转炉冶炼、转炉出钢、LF炉精炼和连铸；其中，所述LF炉精炼的过程依次包括：通电升温处理、B类夹杂物改性处理和软吹处理，所述B类夹杂物改性处理包括添加稀土改渣剂，以所述稀土改渣剂的总质量百分比为100％计，所述稀土改渣剂包括：石灰50％～60％，稀土5～10％，总铝20～25％，助熔剂5～15％。本发明采用稀改土渣剂控制管线中B类夹杂物的方法，促进钢材中B类夹杂物转变为复合稀土夹杂物，有利于B类夹杂物在后续工艺中去除，简化了传统钙处理B类夹杂物的生产工艺，改善了管线钢的质量。

Description

控制管线钢中B类夹杂物的生产工艺

技术领域

本发明属于钢铁冶金技术领域，尤其涉及一种控制管线钢中B类夹杂物的生产工艺。

背景技术

管线钢是一种经济、安全且不间断的运输方式，在石油、天然气的输送、道路、航空等领域发挥着至关重要的作用。随着石油、天然气需求量和开采量的迅速增加，对管线钢的需求量也日益增多，对管线钢的质量要求更为严格。管线钢，不仅应具有良好的力学性能，即高屈服强度、高韧性和良好的可焊接性能，还应具有良好的耐低温性能、耐腐蚀性能等，防止出现管线的低温脆性断裂和断裂扩张以及延伸性断裂扩展等。这些性能的提高，一方面，需要降低钢中杂质元素碳、磷、氧、硫、氮、和氢的含量；另一当面，也需要降低钢中会对管线钢的各项性能造成不利影响的非金属夹杂物的含量，尤其是沿轧制方向延伸成条状或串状的大型氧化物夹杂。

目前，大部分需求商要求所有类型夹杂物控制在2.0级以内，由于管线钢都是铝镇静钢，夹杂物主要类型为B类(三氧化二铝类)夹杂物，这种夹杂物具有脆性，大多没有变形，带角形态比小。这种B类夹杂物，一方面，影响钢材的使用性能，如：疲劳性能降低；冲击韧性降低；塑性降低；耐腐蚀性降低等。另一方面，影响工艺性能，如：对锻造和冷加工、淬火加热和焊接过程易于开裂；轧制后表面质量以及磨削后零件表面粗糙度降低。B类夹杂物不仅容易引起连铸水口堵塞，降低生产效率，而且会严重影响钢材的使用性能。因此，有效地去除管线钢中B类夹杂物，对控制整个管线钢夹杂物至关重要。去除夹杂物的途径通常采用钙处理，利用夹杂物和钢液之间的密度差来促使钢液中夹杂物上浮至钢渣界面，进而被钢液表面精炼渣所吸收，达到夹杂物被去除的目的，但是实践结果表明这种方法去除效率不佳。另外，为使钢液中夹杂物更有效的被炉渣吸附，溶解和去除，采用的方法包括：其一，增加精炼渣吸附夹杂物的时间。但是这种方法延长了精炼时间，降低了精炼效率。其二，提高渣量来降低炉渣中三氧化二铝的浓度。但是这种方法会带来化渣时间延长及精炼电耗的增加等不足。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种控制管线钢中B类夹杂物的生产工艺，旨在解决现有技术中对管线钢材中B类夹杂物去除效果差，能耗大，处理效率低等技术问题。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种控制管线钢中B类夹杂物的生产工艺，所述生产工艺依次包括：铁水预处理、转炉冶炼、转炉出钢、LF炉精炼和连铸；其中，所述LF炉精炼的过程依次包括：通电升温处理、B类夹杂物改性处理和软吹处理，所述B类夹杂物改性处理包括添加稀土改渣剂的步骤，且以所述稀土改渣剂的总质量百分比为100％计，所述稀土改渣剂包括：

优选地，以所述总铝的总质量百分比为100％计，所述总铝中铝单质的含量大于5％；和/或，

所述助熔剂选自：CaF₂或B₂O₃。

优选地，在所述B类夹杂物改性处理中，所述稀土改渣剂的添加量为2～5千克/吨·钢水。

优选地，所述LF炉精炼的过程在全程开启底吹保护气体的条件下进行。

优选地，所述保护气体选自：氮气和/或氩气；和/或，

所述通电升温处理包括，通电升温并控制钢水温度为1600～1630℃；和/或，

所述软吹处理包括，将所述B类夹杂物改性处理后的钢包停留在工作工位，通过底吹保护气体进行软吹搅拌8～12分钟，所述底吹保护气体的气体流量以钢水不出现裸露情况为准。

优选地，所述铁水预处理的过程包括：在铁水中添加脱硫剂，所述脱硫剂的添加量为4～6千克/吨·钢水，通过KR机械搅拌法对铁水进行预脱硫处理，然后对铁水进行扒渣处理去除脱硫渣。

优选地，所述脱硫剂选自：石灰和/或萤石；和/或，

所述转炉冶炼的过程包括：添加50千克/吨·钢水的石灰进行顶底复吹转炉炼钢。

优选地，所述转炉出钢的过程包括：预造渣处理、脱氧处理和合金预调整。

优选地，所述预造渣处理包括，在钢水开始出钢时，在LF炉中添加石灰和/或预熔渣进行预造渣；和/或，

所述脱氧处理包括，在钢水出钢到总出钢过程的1/3至2/3区间内，添加脱氧剂进行脱氧处理；和/或，

所述合金预调整包括，在钢水出钢到总出钢过程的1/3至2/3区间内，添加合金进行合金预调整。

优选地，所述预造渣处理中石灰的添加量为2～5千克/吨·钢水；和/或，

所述脱氧处理中脱氧剂的添加量为1～2千克/吨·钢水；和/或，

所述脱氧剂选自：铝线、铝粒、硅铝钡钙铁、硅钙包芯线、铝锰铁、钢芯铝、电石或碳化硅中的至少一种；和/或，所述合金预调整中，添加的所述合金包括：锰合金、硅合金、钛合金和铌合金中的一种或几种。

本发明提供的控制管线钢中B类夹杂物的生产工艺，在LF(ladle furnaceprocess)炉精炼的工艺中，通过添加稀土改渣剂进行B类夹杂物改性处理，所述稀土改渣剂包括：石灰50％～60％，稀土5～10％，总铝20～25％，助熔剂5～15％。稀土改渣剂在LF精炼处理工艺中的加入，促进钢材中B类夹杂物转变为复合稀土夹杂物，三氧化二铝B类夹杂物熔点高，在钢水中以固态形式存在，而本发明改性过后的复合稀土夹杂物，降低了夹杂物熔点且在软吹处理阶段易于上浮去除，少量残余在钢水中的液态小球状复合夹杂物少，在连铸过程中液态小球状的复合夹杂物易于塑性且夹杂物颗粒尺寸小，对钢材质量的影响降低，从而改善了管线钢的质量。其中，稀土改渣剂的各组分及其质量百分含量确保了稀土改渣剂对B类夹杂物的复合改性作用，使稀土改渣剂对B类夹杂物有最佳的复合改性效果。本发明采用稀土改渣剂控制管线中B类夹杂物的方法，简化了传统钙线处理B类夹杂物的生产工艺，避免了生成大量影响管线钢质量的单独CaS夹杂物。

附图说明

图1是本发明实施例1工艺中复合夹杂物的扫描电镜图。

图2是本发明对比例1工艺中夹杂物的扫描电镜图。

图3是本发明实施例1工艺中夹杂物的三维相图。

图4是本发明对比例1工艺中夹杂物的三维相图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和技术效果更加清楚，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。结合本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

本发明实施例提供了一种控制管线钢中B类夹杂物的生产工艺，工艺流程依次包括：铁水预处理、转炉冶炼、转炉出钢渣洗、LF炉精炼和连铸；其中，所述LF炉精炼的过程依次包括：通电升温处理、B类夹杂物改性处理和软吹处理，所述B类夹杂物改性处理包括添加稀土改渣剂的步骤，且以所述稀土改渣剂的总质量百分比为100％计，所述稀土改渣剂包括：

本发明实施例提供的控制管线钢中B类夹杂物的生产工艺，在LF(ladle furnaceprocess)炉精炼的工艺中，通过添加稀土改渣剂进行B类夹杂物改性处理，所述稀土改渣剂包括：石灰50％～60％，稀土5～10％，总铝20～25％，助熔剂5～15％。稀土改渣剂在LF精炼处理工艺中的加入，促进钢材中B类夹杂物转变为复合稀土夹杂物，三氧化二铝B类夹杂物熔点高，在钢水中以固态形式存在，而本发明实施例改性过后的复合稀土夹杂物降低了夹杂物熔点且在软吹处理阶段易于上浮去除。另外，稀土改渣剂对B类夹杂物的改性细化了夹杂物颗粒尺寸，少量残余在钢水中的液态小球状复合夹杂物少，在连铸过程中液态小球状的复合夹杂物易于塑性且夹杂物颗粒尺寸小，对钢材质量的影响降低，从而改善了管线钢的质量。其中，稀土改渣剂的各组分及其质量百分含量确保了稀土改渣剂对B类夹杂物的复合改性作用，使稀土改渣剂对B类夹杂物有最佳的复合改性效果。本发明实施例采用稀土改渣剂控制管线中B类夹杂物的方法，简化了传统钙线处理B类夹杂物的生产工艺，避免了生成大量影响管线钢质量的单独CaS夹杂物。

具体地，上述控制管线钢中B类夹杂物的生产工艺，用于B类夹杂物改性处理的稀土改渣剂中50％～60％的石灰，确保了改渣剂的二元碱度在较合理范围，避免炉渣二元碱度过高，致使炉渣不能完全熔化成均一的液相，影响炉渣的流动性，从而降低稀土改渣剂对B类夹杂物的改性能力以及炉渣脱硫能力。5～10％的稀土主要是起到对钢水中B类(Al₃O₂类)夹杂物的改性处理，使Al₃O₂类夹杂物变性成低熔点的复合稀土夹杂物，提高B类夹杂物的去除效率，避免生成单独的CaS夹杂物。20～25％的总铝使稀土改渣剂呈现较好的流动性，提高稀土改渣剂与铁水的接触效率，加速稀土改渣剂对B类夹杂物的复合改性反应。5～15％的助熔剂降低稀土改渣剂熔点，加快改渣剂中石灰、稀土、总铝等组分的熔化，从而使稀土改渣剂中各组分快速呈复合液态，加速了稀土改渣剂与钢水的接触反应进度，有利于缩短处理时间。本发明实施例通过提供的稀土改渣剂中各组分的协同配合作用，使稀土改渣剂在LF炉精炼过程中对B类夹杂物发挥最佳的复合改性作用，从而有利于高效的去除铁水中的B类夹杂物，提高钢材质量。

作为优选实施例，以所述总铝的总质量百分比为100％计，所述总铝中铝单质含量大于5％。铝单质可起到脱除钢水及炉渣中溶解态氧的作用，使稀土改渣剂在改性复合B类夹杂物的同时，也起到脱氧的作用。

作为优选实施例，所述助熔剂选自：CaF₂或B₂O₃。其中，CaF₂作为助熔剂加入炉内后使稀土改渣剂熔点降低，生成低熔点化合物，从而有效改善炉渣的流动性，且CaF₂助熔作用快、时间短。B₂O₃可以降低粘度，控制热膨胀，提高稀土改渣剂的化学稳定性，是一种良好的助熔剂。本发明实施例采用CaF₂或B₂O₃作为助熔剂，降低了稀土改渣剂熔点，加快了改渣剂中石灰、稀土、总铝等组分的熔化，从而使稀土改渣剂中组分快速呈复合液态，加速了稀土改渣剂与铁水的接触反应进度，有利于缩短处理工艺。

在一些实施例中，以所述总铝的总质量百分比为100％计，所述总铝中单质铝含量大于5％，所述助熔剂选自：CaF₂或B₂O₃。

作为优选实施例，在所述B类夹杂物改性处理中，所述稀土改渣剂的添加量为2～5千克/吨·钢水。本发明实施例稀土改渣剂的用量为2～5千克/吨·钢水，确保了添加的稀土改渣剂能将钢水中的B类夹杂物充分完全的复合改性成复合稀土夹杂物，从而在后续工艺中去除。若稀土改渣剂量过少，无法充分地将钢水中B类夹杂物复合改性成复合稀土夹杂物，不利于B类夹杂物的去除；若稀土改渣剂量过大，不但会使钢水中引入新的杂质元素，而且会造成过多的电能和原材料的消耗，增加除渣反应时间，不利于生产节奏的调整。在一些实施例中，所述稀土改渣剂的添加量为2千克/吨·钢水。在一些实施例中，所述稀土改渣剂的添加量为3千克/吨·钢水。在一些实施例中，所述稀土改渣剂的添加量为4千克/吨·钢水。在一些实施例中，所述稀土改渣剂的添加量为5千克/吨·钢水。

在一些实施例中，所述稀土改渣剂可根据钢水情况分批加入LF精炼炉中，避免一次性加入造成顶渣结块，熔化速度过慢等问题，使稀土改渣剂与钢水充分接触反应，避免渣量过大，消耗过多的电能和原料。在一些具体实施例中，所述稀土改渣剂可分2～3批次添加到LF精炼炉中。

本发明实施例控制管线钢中B类夹杂物的生产工艺依次包括：铁水预处理、转炉冶炼、转炉出钢、LF炉精炼和连铸。

首先对铁水进行铁水预处理。

作为优选实施例，所述铁水预处理的过程包括：在铁水中添加脱硫剂，所述脱硫剂的添加量为4～6千克/吨·钢水，通过KR(Kanbara reactor)机械搅拌法对铁水进行预脱硫处理，然后对铁水进行扒渣处理去除脱硫渣。本发明实施例以通过脱硫剂采用KR机械搅拌法对铁水进行预脱硫处理，利用搅拌器在铁水中旋转造成的涡流，使脱硫剂和铁水充分接触，对铁水进行脱硫处理。

作为优选实施例，所述脱硫剂选自：石灰和/或萤石。本发明实施例采用的石灰、萤石或其混合物脱硫剂是碱性氧化物，在高温条件下，容易与酸性的硫氧化物反应，生成较稳定的硫酸钙脱硫副产物，以便在后续扒渣等的处理工艺中去除。脱硫剂的用量将直接影响脱硫效果的好坏，当氧化钙脱硫剂含量过低时，脱硫不充分；当氧化钙脱硫剂含量过高时，渣中会有固相质点析出，使熔渣出现非均相，炉渣黏度上升，流动性变差，从而影响了脱硫的动力学条件，不利于炉渣的去除。本发明实施例脱硫剂的用量为4～6千克/吨·钢水，该脱硫剂的用量能充分有效的去除钢水中的硫，使出钢铁水中硫含量不大于50ppm。并通过扒渣处理去除脱硫渣，铁水炉渣量不大于5千克/吨·铁水。

在一些实施例中，所述铁水预处理的过程中，脱硫剂可以是：4千克/吨·钢水的石灰、4.5千克/吨·钢水的萤石、5千克/吨·钢水的石灰、5.5千克/吨·钢水的石灰和萤石的混合物或6千克/吨·钢水的石灰和萤石的混合物。

铁水预处理后进行转炉冶炼处理。

作为优选实施例，所述转炉冶炼的过程包括：添加50千克/吨·钢水的石灰进行顶底复吹转炉炼钢。本发明实施例采用顶底复吹进行转炉冶炼，从转炉炉顶吹氧的同时，又向炉底吹入非氧化性气体，以增强熔池的搅拌和冶金反应。其一，通过添加的50千克/吨·钢水的石灰、炉顶吹氧为转炉提供的氧化环境以及底吹非氧化性气体带来的搅拌动能，使铁水内部充分反应，起到脱硫、脱磷、脱碳等作用。其二，顶底复吹，保持了顶吹转炉成渣速度快和底吹转炉吹炼平稳，使喷溅减少，化渣速度加快，有利于渣-钢间反应的进行，进一步提高了炉渣脱磷、脱硫的能力，提高金属收率。其三，炉底吹非氧化性气体，强化了熔池中钢水的搅拌，使钢-渣反应接近平衡，降低钢水中氧含量，避免钢渣的过氧化，减少脱氧时的合金消耗。优选地，本分发明实施例转炉冶炼后，铁水中磷含量在0.02％以下，铁水温度为1600-1660℃，铁水中碳含量在0.05％以下。

在一些实施例中，所述顶底复吹转炉炼钢的条件包括：炉顶氧气的供气强度波动为0.2～2.0Nm³/t.min，炉底非氧化性气体的供气强度波动为0.03～0.25Nm³/t.min。本发明实施例提供的氧气和非氧化性气体的供气强度即为铁水中的各种除渣反应提供合适的条件，也能为铁水中的反应提供了合适的搅拌动能。

在一些实施例中，所述非氧化性气体选自：氮气、氩气或二氧化碳中的一种或几种。在一些具体实施例中，非氧化性气体采用氩气、氮气和二氧化碳的混合气。在一些具体实施例中，非氧化性气体采用氮气与氩气的混合气。在一些具体实施例中，非氧化性气体采用先通氮气后通氩气的形式。

转炉冶炼处理后进行钢水转炉出钢至LF精炼炉。

作为优选实施例，所述转炉出钢的过程包括：预造渣处理、脱氧处理和合金预调整。进一步优选地，钢水在转炉出钢到钢包的过程控制在3～5分钟，转炉出钢速度太快，容易将炉渣带入钢包中；转炉出钢速度太慢，钢水温度下降快，后期通电升温时间长，能耗大成本高。在一些实施例中，钢水在转炉出钢到钢包的过程控制在4.5分钟。在一些实施例中，转炉出钢时对钢水进行挡渣处理分离钢水与炉渣。

具体地，所述预造渣处理包括，在钢水开始出钢时，在LF炉中添加石灰和/或预熔渣进行预造渣。本发明实施例在LF炉中添加石灰和/或预熔渣，利用钢水转炉出钢时的冲刷动能，使钢水与石灰充分的接触反应，起到更好的预造渣及脱硫作用，并在钢水顶部形成炉渣覆盖层，起到隔绝钢水与空气接触的效果。

作为优选实施例，所述预造渣处理中石灰的添加量为2～5千克/吨·钢水。本发明实施例在转炉冶炼出钢过程中使用的石灰用量确保了预造渣及脱硫的充分进行。若石灰的添加量太少，钢水渣洗不充分，渣洗效果不好；若石灰的添加量太高，则增加了工艺能耗和制造成本。

具体地，所述脱氧处理包括，在钢水出钢到总出钢过程的1/3至2/3区间内，添加脱氧剂进行脱氧处理。转炉冶炼后的钢水含氧量较高，处于严重过氧化状态，本发明实施例通过在钢水出钢到总出钢过程的1/3至2/3过程中添加单质铝，利用出钢中钢水温度和冲刷动力学，脱除钢水中的氧，减轻钢水含氧量，避免钢水的严重过氧化状态，提高钢材质量。

作为优先实施，所述脱氧处理中脱氧剂的添加量为1～2千克/吨·钢水。本发明实施例在转炉冶炼出钢过程中使用的脱氧剂其用量确保了脱氧的充分性。若脱氧剂用量太少，钢水脱氧不充分，脱氧效果不好；若脱氧剂用量太高，增大了钢水中夹杂物的含量，增加了工艺能耗和制造成本。

作为优选实施例，所述脱氧剂选自：铝线，铝粒，硅铝钡钙铁，硅钙包芯线，铝锰铁，钢芯铝，电石或碳化硅中的至少一种。本发明实施例采用的脱氧剂均具有较好的脱氧效果。

具体地，所述合金预调整包括，在钢水出钢到总出钢过程的1/3至2/3区间内，添加合金进行合金预调整。本发明实施例根据钢材中对合金元素的不同需求，可在钢水出钢过程中利用钢水出钢时的冲刷动能添加合金进行合金化调整。优选地，所述合金预调整中，添加的所述合金包括：锰合金、硅合金、钛合金和铌合金中的一种或几种。本发明实施例通过合金调整，不但确保了钢材的性能，满足不同规格产品的需求，而且也能起到一定的脱氧作用。

在一些实施例中，所述预造渣处理包括，在钢水开始出钢时，在LF炉中添加石灰和/或预熔渣进行预造渣；所述脱氧处理包括，在钢水出钢到总出钢过程的1/3至2/3区间内，添加脱氧剂进行脱氧处理；所述合金预调整包括，在钢水出钢到总出钢过程的1/3至2/3区间内，添加合金进行合金预调整。

在一些实施例中，所述预造渣处理包括，在钢水开始出钢时，在LF炉中添加2～5千克/吨·钢水的石灰进行预造渣；所述脱氧处理包括，在钢水出钢到总出钢过程的1/3至2/3区间内，添加1～2千克/吨·钢水铝线、铝粒、硅铝钡钙铁、硅钙包芯线、铝锰铁、钢芯铝、电石或碳化硅中的至少一种脱氧剂进行脱氧处理；所述合金预调整包括，在钢水出钢到总出钢过程的1/3至2/3区间内，添加锰合金、硅合金、钛合金和铌合金中的一种或几种合金进行合金预调整。

转炉出钢完成后开始LF炉精炼。

作为优选实施例，所述LF炉精炼的过程在全程开启底吹保护气体的条件下进行。本发明实施例LF炉精炼工艺中，全程开启底吹保护气体，一方面，使钢液获得搅拌动能，起到提高了钢水传质系数，扩大渣-钢接触面积，促进钢渣间反应，加快夹杂物上浮以及均匀钢液成分和温度的重要作用；另一方面，底吹保护气体能在一定程度上带走钢水中的氧气，减少钢水中的含氧量，为精炼炉提供保护气体环境。本发明实施例可根据精炼过程各阶段对底吹保护气体强度的要求，制定合理的底吹保护气体流量，优化了钢水中除渣、脱硫、脱氧的环境，实现快速造渣，并保证精炼的效果。避免了底吹保护气体的流量过小难以起到所需要的搅拌作用，不利于化渣；同时避免了底吹保护气体流量过大造成炉内气泡的快速逸出，会造成渣层波动过大，甚至钢液裸露，造成二次氧化，提高钢水氧位，降低渣钢硫平衡分配，增大除渣难度。

在一些实施例，LF炉精炼过程中底吹保护气体的气体流量可以根据不同处理阶段的需求进行调整，在通电升温处理阶段，底吹保护气体的流量可控制在100-300NL/min；在B类夹杂物改性处理阶段，需适当提高底吹保护气体的流量至500-800NL/min，加快钢水搅拌，提高反应进度；在软吹处理阶段，为使复合夹杂物及钢水中其他夹杂物充分上浮去除，需加大底吹保护气体的流量，以钢水不出现裸露为准。

作为优选实施例，所述底吹的保护气体选自：氮气和/或氩气。在一些具体实施例中，所述底吹的保护气体采用氩气。在一些具体实施例中，所述底吹的保护气体采用氮气与氩气的混合气。在一些具体实施例中，所述底吹的保护气体采用先通氮气后通氩气的形式。

作为优选实施例，所述通电升温处理包括，通电升温并控制钢水温度为1600～1630℃。本发明实施例通过通电升温至钢水温度为1600～1630℃，一方面，有利于稀土改渣剂化渣，与钢水充分接触反应，利用强还原性的稀土改渣剂，复合改性钢水中的B类夹杂物，同时伴随脱硫、脱氧等反应。另外，本发明实施例通电升温后控制钢水温度为1600～1630℃，不但保证了稀土改渣剂化渣的温度需求，同时也保证了底吹保护气体和软吹处理等处理阶段的合适温度范围。

在一些实施例中，通电升温至1600～1630℃后，加大底吹保护气体的流量，使钢水出现局部裸露，在钢水裸露部位加入稀土改渣剂，然后减小底吹保护气体流量使钢水不出现裸露。一方面，随着温度的升高，炉渣粘度降低，钢渣流动性得到改善，钢渣间的扩散速度加快，有利于稀土改渣剂与钢水迅速接触反应，从而提高了改渣剂复合改性B类夹杂物、脱硫、脱氧的动力学条件。另一方面，稀土改渣剂复合改性B类夹杂物、脱硫、脱氧的反应属于吸热反应，高温有利于改渣剂对钢水中B类夹杂物、硫、氧的复合改性脱除。

在一些实施例中，钢水在LF炉精炼过程中，可根据检测钢水成分及观察精炼渣的稀稠等情况，适当添加石灰进行脱硫处理和/或添加合金对钢水合金成分调整，使钢水满足不同规格产品的需求。

作为优选实施例，所述软吹处理包括，将所述B类夹杂物改性处理后的钢包停留在工作工位，通过底吹保护气体进行软吹搅拌8～12分钟，所述底吹保护气体的气体流量以钢水不出现裸露情况为准。本发明实施例通过8～12min软吹搅拌使钢液中夹杂物充分上浮至钢渣界面，通过顶渣吸附去除复合改性后的B类夹杂物以及钢水中的其他夹杂物，提高管线钢材性能。

在一些实施例中，所述保护气体选自：氮气和/或氩气；所述通电升温处理包括，通电升温并控制钢水温度为1600～1630℃；所述软吹处理包括，将所述B类夹杂物改性处理后的钢包停留在工作工位，通过底吹保护气体进行软吹搅拌8～12分钟，所述底吹保护气体的气体流量以钢水不出现裸露情况为准。

在一些实施例中，经过软吹搅拌后的钢水移至连铸进行浇铸，浇铸过程中采用钢水覆盖剂及保护气体氛围进行全程保护，防止二次氧化的发生，确保钢水在浇注过程中不与空气接触而产生二次氧化。

为使本发明上述实施细节和操作能清楚地被本领域技术人员理解，以及本发明实施例控制管线钢中B类夹杂物的生产工艺的进步性能显著的体现，以下通过实施例来举例说明上述技术方案。

实施例1

将210吨铁水进行KR脱硫处理，使铁水中硫含量控制在50ppm以下；然后采用顶底复吹转炉炼钢，出钢过程中利用钢水冲击作用加600Kg石灰+200Kg铝粒进行预造渣；在控制底吹氩气的流量为200NL/min的条件下，通电升温至1620℃，加大底吹保护气体的流量，使钢水出现局部裸露，在钢水裸露部位加入525Kg稀土改渣剂进行LF精炼，检测待钢水成分、温度合格后，进行8-10min软吹夹杂物上浮工艺操作。通过浇注、轧制工艺，得到管线钢产品。

对比例1

以铝脱氧石灰造渣的管线钢生产工艺为对比例1。

将210吨铁水进行KR脱硫处理，使铁水中硫含量控制在50ppm以下；然后采用顶底复吹转炉炼钢，出钢过程中利用钢水冲击作用加600Kg石灰+200Kg铝粒进行预造渣；在LF精炼工序，控制底吹氩气的流量为200NL/min的条件下，通电升温至1620℃，加大底吹保护气体的流量，使钢水出现局部裸露，在钢水裸露部位加入500kg预熔渣进行LF精炼，检测待钢水成分、温度合格后进行钙处理，然后，进行8-10min软吹夹杂物上浮工艺操作。通过浇注、轧制工艺，得到管线钢产品。

性能测试

1、夹杂物检测

通过Aspex夹杂分析仪对本发明实施例1管线钢中夹杂物和对比例1中管线钢中夹杂物进行检测。通过Aspex夹杂分析仪检测，实施例1钢水中夹杂物主要为CaO、Al₂O₃和ReO的复合夹杂物，对比例1中夹杂物含有CaO、Al₂O₃、CaS以及MnS。

如附图1、2所示，通过扫描电镜对实施例1中CaS-Al₂O₃-ReO夹杂物和对比例1中MnS-Al₂O₃夹杂物进行扫描分析的结果。可见，本发明实施例1中CaS-Al₂O₃-ReO夹杂物呈类球状，尺寸较小，夹杂在轧制过程中形变量较小，对钢材性能影响小。而对比文件1中MnS-Al₂O₃夹杂形状不规则，尺寸较大，呈簇状发布，这类夹杂物易在晶界处富集，成为钢材应力集中源，促使晶界滑移，容易使钢材受力时产生裂纹，影响管线钢冲击、落锤等性能。

如附图3、4分别为实施例1和对比例1中夹杂物的三维相图，维相图说明夹杂物的组成成分。如附图3所示，实施例1中采用稀土改渣剂后夹杂物中MnS含量较低，不存在CaS，夹杂物主要为CaO、Al₂O₃和ReO的复合夹杂物，夹杂物尺寸较少，大部分为小于5μm的小尺寸夹杂物，基本没有大于10μm的大颗粒夹杂物。如附图4所示，对比例1的相图中，夹杂物主要含有CaO、Al₂O₃、CaS以及MnS，夹杂物中CaS含有较高，同时含有MnS，夹杂物颗粒尺寸较大，颗粒尺寸小于5μm的夹杂物较少，颗粒尺寸大于10μm的大尺寸夹杂物较多，且大尺寸夹杂物中Al₂O₃含量较高。夹杂物粒径大小影响钢材的各向异性恶化，导致探伤不合格和HIC(抗氢致裂纹)性能不达标，同时也影响钢材的拉伸、冲击等各项力学性能。显然，本发明实施例1中夹杂物的粒径更小更均匀，对钢材性能的影响更小。

2、钢水中[S]、[O]控制情况

如下表1所示，对实施例1和对比例1中同一工序下的钢水中[S]、[O]的控制情况进行检测，可见，本发明实施例1生产工艺各阶段对钢水中[O]的控制情况优于对比例1，[S]的控制情况与对比例1类似。

表1

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种控制管线钢中B类夹杂物的生产工艺，其特征在于，所述生产工艺依次包括：铁水预处理、转炉冶炼、转炉出钢、LF炉精炼和连铸；其中，所述LF炉精炼的过程依次包括：通电升温处理、B类夹杂物改性处理和软吹处理以使所述B类夹杂物上浮，所述B类夹杂物改性处理包括添加稀土改渣剂的步骤，且以所述稀土改渣剂的总质量百分比为100％计，所述稀土改渣剂包括：

以所述总铝的总质量百分比为100％计，所述总铝中铝单质的含量大于5％；所述助熔剂选自：CaF₂或B₂O₃；

所述稀土改渣剂的添加量为2～5千克/吨·钢水。

2.如权利要求1所述的控制管线钢中B类夹杂物的生产工艺，其特征在于，所述LF炉精炼的过程在全程开启底吹保护气体的条件下进行。

3.如权利要求2所述的控制管线钢中B类夹杂物的生产工艺，其特征在于，所述保护气体选自：氮气和/或氩气；和/或，

所述通电升温处理包括，通电升温并控制钢水温度为1600～1630℃；和/或，

所述软吹处理包括，将所述B类夹杂物改性处理后的钢包停留在工作工位，通过底吹保护气体进行软吹搅拌8～12分钟，所述底吹保护气体的气体流量以钢水不出现裸露情况为准。

4.如权利要求1或3所述的控制管线钢中B类夹杂物的生产工艺，其特征在于，所述铁水预处理的过程包括：在铁水中添加脱硫剂，所述脱硫剂的添加量为4～6千克/吨·钢水，通过KR机械搅拌法对铁水进行预脱硫处理，然后对铁水进行扒渣处理去除脱硫渣。

5.如权利要求4所述的控制管线钢中B类夹杂物的生产工艺，其特征在于，所述脱硫剂选自：石灰和/或萤石；和/或，

所述转炉冶炼的过程包括：添加50千克/吨·钢水的石灰进行顶底复吹转炉炼钢。

6.如权利要求1或5所述的控制管线钢中B类夹杂物的生产工艺，其特征在于，所述转炉出钢的过程包括：预造渣处理、脱氧处理和合金预调整。

7.如权利要求6所述的控制管线钢中B类夹杂物的生产工艺，其特征在于，所述预造渣处理包括，在钢水开始出钢时，在LF炉中添加石灰和/或预熔渣进行预造渣；和/或，

所述脱氧处理包括，在钢水出钢到总出钢过程的1/3至2/3区间内，添加脱氧剂进行脱氧处理；和/或，

所述合金预调整包括，在钢水出钢到总出钢过程的1/3至2/3区间内，添加合金进行合金预调整。

8.如权利要求7所述的控制管线钢中B类夹杂物的生产工艺，其特征在于，所述预造渣处理中石灰的添加量为2～5千克/吨·钢水；和/或，

所述脱氧处理中脱氧剂的添加量为1～2千克/吨·钢水；和/或，

所述脱氧剂选自：铝线、铝粒、硅铝钡钙铁、硅钙包芯线、铝锰铁、钢芯铝、电石或碳化硅中的至少一种；和/或，所述合金预调整中，添加的所述合金包括：锰合金、硅合金、钛合金和铌合金中的一种或几种。

Images