CN111893369A - 一种高磷硫铁水生产的管线钢及生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高磷硫铁水生产的管线钢及生产工艺，涉及钢铁生产技术领域，其化学成分及质量百分比如下：C：0.03%～0.08%，Si：0.1%～0.3%，Mn：0.6%～1.8%，P≤0.015%，S≤0.003%，Ni≤0.50%，Cr≤0.50%，Mo≤0.50%，Cu≤0.50%，Nb+V+Ti≤0.15%，Alt：0.015%～0.050%，N≤0.0080%，H≤0.00020%，余量为Fe和不可去除的杂质。采用铁水预处理保证扒渣干净，转炉冶炼终点温度1660～1700℃，精炼采用LF+RH进行脱氧合金化，连铸采用电磁搅拌技术，铸坯堆冷后进行TMCP轧制，采用ACC水冷，以使性能检测满足标准要求。

Description

一种高磷硫铁水生产的管线钢及生产工艺
技术领域
本发明涉及钢铁生产技术领域，特别是涉及一种高磷硫铁水生产的管线钢及生产工艺。
背景技术
市场竞争的白热化使国内钢铁市场份额呈现逐渐缩小的态势，目前，企业自产的铁水使用的是澳大利亚及巴西的矿石，矿石磷含量高，其中磷正常含量在0.13～0.15％，硫含量在0.010～0.050％之间，给品种开发带来巨大困难。
管线用钢在制管过程中需要进行冷弯变形，钢板内部的夹杂物与材质有着本质区别，在外力的作用下，夹杂物与材质发生位移，从而引起钢板内部裂纹、焊接失效等事故，大的夹杂物会引起钢板探伤不合格。因此，管线钢的生产存在着产量与质量的矛盾。
发明内容
为了解决以上技术问题，本发明提供一种高磷硫铁水生产的管线钢，其化学成分及质量百分比如下：C：0.03％～0.08％，Si：0.1％～0.3％，Mn：0.6％～1.8％，P≤0.015％，S≤0.003％，Ni≤0.50％，Cr≤0.50％，Mo≤0.50％，Cu≤0.50％，Nb+V+Ti≤0.15％，Alt：0.015％～0.050％，N≤0.0080％，H≤0.00020％，余量为Fe和不可去除的杂质。
技术效果：本发明成分设计采用了API 5L标准要求进行设计，满足管线钢产品的国际通用性，在工艺上首次采用了RH真空处理过程中进行底搅氩气搅拌工艺，增加了钢水的动力学条件，改善了去气去夹杂的效果，缩短了RH真空处理时间，提高产能；通过CCM电磁搅拌技术，解决了铸坯中心偏析及白亮带的不利影响，提高了产品质量。
本发明进一步限定的技术方案是：
前所述的一种高磷硫铁水生产的管线钢，其化学成分及质量百分比如下：C：0.03％～0.05％，Si：0.20％～0.3％，Mn：1.50％～1.8％，P≤0.013％，S≤0.002％，Ni：0.30％～0.50％，Cr：0.18％～0.50％，Mo：0.10％～0.50％，Cu：0.11％～0.50％，Nb+V+Ti≤0.15％，Alt：0.015％～0.050％，N≤0.0060％，H≤0.00020％，余量为Fe和不可去除的杂质。
前所述的一种高磷硫铁水生产的管线钢，其化学成分及质量百分比如下：C：0.04％～0.06％，Si：0.15％～0.25％，Mn：1.30％～1.5％，P≤0.013％，S≤0.002％，Ni：0.10％～0.30％，Cr：0.10％～0.30％，Mo：0.09％～0.20％，Cu：0.10％～0.30％，Nb+V+Ti≤0.15％，Alt：0.015％～0.050％，N≤0.0050％，H≤0.00020％，余量为Fe和不可去除的杂质。
前所述的一种高磷硫铁水生产的管线钢，其化学成分及质量百分比如下：C：0.05％～0.07％，Si：0.10％～0.20％，Mn：1.0％～1.3％，P≤0.015％，S≤0.003％，Ni：0.02％～0.20％，Cr：0.03％～0.20％，Mo≤0.15％，Cu≤0.15％，Nb+V+Ti≤0.15％，Alt：0.015％～0.050％，N≤0.0050％，H≤0.00020％，余量为Fe和不可去除的杂质。
前所述的一种高磷硫铁水生产的管线钢，其化学成分及质量百分比如下：C：0.05％～0.08％，Si：0.1％～0.20％，Mn：0.6％～0.10％，P≤0.015％，S≤0.003％，Ni≤0.20％，Cr：0.10％～0.20％，Mo≤0.20％，Cu≤0.20％，Nb+V+Ti≤0.15％，Alt：0.015％～0.030％，N≤0.0050％，H≤0.00020％，余量为Fe和不可去除的杂质。
本发明的另一目的在于提供一种高磷硫铁水生产的管线钢的生产工艺，具体包括：
S1、铁水倒罐后进行铁水预处理，使用石灰搅拌KR法进行脱硫操作，脱硫后确保扒渣干净，入炉铁水S≤0.0020％；
S2、铁水入炉后供氧吹炼，供氧量达到80％时进行火焰观察，根据碳含量及温度进行冶炼过程温度测量，调整底搅流量至300～400m3/h；
S3、冶炼终点温度控制1660～1700℃，成分控制：C≤0.035％，P≤0.013％，S≤0.015％，温度成分满足要求后进行出钢作业，出钢后钢水吊运至LF炉；
S4、LF调温调成分，加入石灰、铝丝、铝粒进行脱氧合金化，成分、温度满足要求后吊运至RH进行真空处理；
S5、钢水吊运至RH后进行真空处理，真空处理时打开底搅流量，流量控制在30～80NL/min，真空处理后进行无缝钙处理工艺；
S6、真空处理后钢水吊运至CCM进行浇铸，浇铸温度控制1530～1550℃，浇铸速度0.6～1.3m/min，连铸浇铸过程中采用电磁搅拌工艺，调整连铸二次冷却强度，同时采用大压下量工艺，动态轻压下量控制在6～8mm；
S7、坯料表检后进加热炉加热，加热温度1100～1220℃，采用TMCP轧制工艺，DQ-ACC进行水冷至300～600℃，钢板经温矫直后剪切、标印、探伤、入库。
前所述的一种高磷硫铁水生产的管线钢的生产工艺，步骤S2中，温度测量过程中，保证碳含量范围在0.20％～0.40％，温度命中范围1580～1620℃。
前所述的一种高磷硫铁水生产的管线钢的生产工艺，步骤S6中，电磁搅拌安装在连铸第2号辊、第3号辊上，采用间隔通电的方式进行电磁搅拌，第2号辊通电6秒，同时停掉第3号辊的电流，结束后停掉第2号辊的电流，开启第3号辊的电流通电6秒，如此反复操作；电磁搅拌电流设定260～380A、5.5～6.0Hz。
前所述的一种高磷硫铁水生产的管线钢的生产工艺，使用的铁水中，磷含量为0.130％～0.150％，硫含量为0.010％～0.050％。
本发明的有益效果是：
(1)本发明中产品生产使用磷含量0.130％～0.150％、硫含量0.010％～0.050％的自产铁水，采用转炉冶炼，通过铁水预处理保证扒渣干净，转炉冶炼终点温度1660～1700℃，精炼采用LF+RH进行脱氧合金化，连铸采用电磁搅拌技术，铸坯堆冷后进行TMCP轧制，ACC水冷等措施，使产品性能检测满足标准要求；
(2)本发明中采用KR进行脱硫，有效去除铁水中的硫含量，转炉采用1660～1700℃的温度，配合使用底搅工艺参数，可以达到转炉去磷、硫的目的；
(3)本发明中在RH真空过程保证了设备与工艺稳定，同时提高了真空处理效果，通过真空处理定氢验证，真空处理时间降低了3～8min，有效改善了高磷硫铁水冶炼周期不稳定的情况，稳定了管线钢冶炼产能；
(4)本发明中连铸采用间隔电磁搅工艺，改善了高磷硫铁水对产品的不利影响，有效改进铸坯心部偏析及1/4处的白亮带问题，减少了P、S等有害元素向心部聚集的危害，电磁搅拌工艺及动态大压下工艺的应用增加了心部组织的致密度，减少了氧、氮、氢等有害气体的危害，改善了管线钢冲击、落锤的韧性性能，提升了产品质量。
附图说明
图1为本发明实施例1产品钢板厚度方向1/2处金相组织图。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供的一种高磷硫铁水生产的管线钢，其化学成分及质量百分比如下：C：0.04％，Si：0.45％，Mn：0.1.73％，P：0.011％，S：0.002％，Ni：0.33％，Cr：0.21％，Mo：0.13％，Cu：0.18％，Nb：0.055％，V：0.002％，Ti：0.015％，Alt：0.030％，N：0.0040％，H：0.00010％，余量为Fe和不可去除的杂质。
生产工艺：
S1、铁水转入量153吨，铁水中磷含量为0.130％～0.150％、硫含量为0.010％～0.050％，倒罐后进行铁水预处理，使用石灰搅拌KR法进行脱硫操作，脱硫后确保扒渣干净，入炉铁水S≤0.0020％；
S2、废钢装入量23吨，铁水入炉后供氧吹炼，供氧量达到80％时进行火焰观察，根据碳含量及温度进行冶炼过程温度测量，保证碳含量范围在0.26％，温度命中范围1598℃，此时调整底搅流量，控制在330NL/min；
S3、冶炼终点温度控制1690℃，成分控制：C：0.033％，P≤0.012％，S≤0.013％，温度成分满足要求后进行出钢作业，出钢后钢水吊运至LF炉；
S4、LF调温调成分，加入石灰、铝丝、铝粒进行脱氧合金化，成分、温度满足要求后吊运至RH进行真空处理；
S5、钢水吊运至RH后进行真空处理，真空度0.3mbar条件下真空保持12min，真空处理时打开底搅流量，流量控制在35NL/min，真空处理后进行无缝钙处理工艺，钙处理后静搅时间15min以上；
S6、真空处理后钢水吊运至CCM进行浇铸，浇铸温度控制1545℃，浇铸速度0.7m/min，连铸浇铸过程中采用电磁搅拌工艺，电磁搅拌安装在连铸第2号辊、第3号辊上，采用间隔通电的方式进行电磁搅拌，第2号辊通电6秒，同时停掉第3号辊的电流；结束后停掉第2号辊的电流，开启第3号辊的电流通电6秒，如此反复操作；电磁搅拌电流设定280A，5.5Hz，提升钢水纯净度同时改善铸坯心部组织，调整连铸二次冷却强度，同时采用大压下量工艺，动态轻压下量控制在7mm，确保铸坯心部质量稳定；
S7、坯料表检后进加热炉加热，加热温度1150℃，采用TMCP轧制工艺，DQ-ACC进行水冷至330℃，钢板经温矫直后剪切、标印、探伤、入库。
实施例2
本实施例提供的一种高磷硫铁水生产的管线钢，其化学成分及质量百分比如下：C：0.05％，Si：0.20％，Mn：1.33％，P：0.010％，S：0.002％，Ni：0.21％，Cr：0.16％，Mo：0.11％，Cu：0.12％，Nb：0.036％，V：0.002％，Ti：0.017％，Alt：0.032％，N：0.00380％，H：0.00010％，余量为Fe和不可去除的杂质。
生产工艺：
S1、铁水转入量155吨，铁水中磷含量为0.130％～0.150％、硫含量为0.010％～0.050％，倒罐后进行铁水预处理，使用石灰搅拌KR法进行脱硫操作，脱硫后确保扒渣干净，入炉铁水S≤0.0020％；
S2、废钢装入量22吨，铁水入炉后供氧吹炼，供氧量达到80％时进行火焰观察，根据碳含量及温度进行冶炼过程温度测量，保证碳含量范围在0.33％，温度命中范围1610℃，此时调整底搅流量，控制在350NL/min；
S3、冶炼终点温度控制1668℃，成分控制：C：0.031％，P≤0.012％，S≤0.010％，温度成分满足要求后进行出钢作业，出钢后钢水吊运至LF炉；
S4、LF调温调成分，加入石灰、铝丝、铝粒进行脱氧合金化，成分、温度满足要求后吊运至RH进行真空处理；
S5、钢水吊运至RH后进行真空处理，真空度0.3mbar条件下真空保持12min，真空处理时打开底搅流量，流量控制在60NL/min，真空处理后进行无缝钙处理工艺，钙处理后静搅时间15min以上；
S6、真空处理后钢水吊运至CCM进行浇铸，浇铸温度控制1539℃，浇铸速度0.80m/min，连铸浇铸过程中采用电磁搅拌工艺，电磁搅拌安装在连铸第2号辊、第3号辊上，采用间隔通电的方式进行电磁搅拌，第2号辊通电6秒，同时停掉第3号辊的电流；结束后停掉第2号辊的电流，开启第3号辊的电流通电6秒，如此反复操作；电磁搅拌电流设定350A、6.0Hz，提升钢水纯净度同时改善铸坯心部组织，调整连铸二次冷却强度，同时采用大压下量工艺，动态轻压下量控制在7mm，确保铸坯心部质量稳定；
S7、坯料表检后进加热炉加热，加热温度1130℃，采用TMCP轧制工艺，DQ-ACC进行水冷至380℃，钢板经温矫直后剪切、标印、探伤、入库。
实施例3
本实施例提供的一种高磷硫铁水生产的管线钢，其化学成分及质量百分比如下：C：0.07％，Si：0.120％，Mn：1.13％，P：0.011％，S：0.001％，Ni：0.12％，Cr：0.05％，Mo：0.002％，Cu：0.02％，Nb：0.041％，V：0.002％，Ti：0.013％，Alt：0.026％，N：0.0039％，H：0.00120％，余量为Fe和不可去除的杂质；
生产工艺：
S1、铁水转入量153吨，铁水中磷含量为0.130％～0.150％、硫含量为0.010％～0.050％，倒罐后进行铁水预处理，使用石灰搅拌KR法进行脱硫操作，脱硫后确保扒渣干净，入炉铁水S≤0.0020％；
S2、废钢装入量24吨，铁水入炉后供氧吹炼，供氧量达到80％时进行火焰观察，根据碳含量及温度进行冶炼过程温度测量，保证碳含量范围在0.39％，温度命中范围1606℃，此时调整底搅流量，控制在380NL/min；
S3、冶炼终点温度控制1658℃，成分控制：C：0.023％，P≤0.011％，S≤0.009％，温度成分满足要求后进行出钢作业，出钢后钢水吊运至LF炉；
S4、LF调温调成分，加入石灰、铝丝、铝粒进行脱氧合金化，成分、温度满足要求后吊运至RH进行真空处理；
S5、钢水吊运至RH后进行真空处理，真空度0.3mbar条件下真空保持13min，真空处理时打开底搅流量，流量控制在50NL/min，真空处理后进行无缝钙处理工艺，钙处理后静搅时间16min以上；
S6、真空处理后钢水吊运至CCM进行浇铸，浇铸温度控制1539℃，浇铸速度0.90m/min，连铸浇铸过程中采用电磁搅拌工艺，电磁搅拌安装在连铸第2号辊、第3号辊上，采用间隔通电的方式进行电磁搅拌，第2号辊通电6秒，同时停掉第3号辊的电流；结束后停掉第2号辊的电流，开启第3号辊的电流通电6秒，如此反复操作；电磁搅拌电流设定350A、6.0Hz，提升钢水纯净度同时改善铸坯心部组织，调整连铸二次冷却强度，同时采用大压下量工艺，动态轻压下量控制在7mm，确保铸坯心部质量稳定；
S7、坯料表检后进加热炉加热，加热温度1130℃，采用TMCP轧制工艺，DQ-ACC进行水冷至480℃，钢板经温矫直后剪切、标印、探伤、入库。
实施例4
本实施例提供的一种高磷硫铁水生产的管线钢，其化学成分及质量百分比如下：C：0.065％，Si：0.18％，Mn：0.83％，P：0.014％，S：0.002％，Ni：0.020％，Cr：0.19％，Mo：0.05％，Cu：0.02％，Nb：0.039％，V：0.002％，Ti：0.018％，Alt：0.029％，N：0.0035％，H：0.00020％，余量为Fe和不可去除的杂质；
生产工艺：
S1、铁水转入量155吨，铁水中磷含量为0.130％～0.150％、硫含量为0.010％～0.050％，倒罐后进行铁水预处理，使用石灰搅拌KR法进行脱硫操作，脱硫后确保扒渣干净，入炉铁水S≤0.0020％；
S2、废钢装入量20吨，铁水入炉后供氧吹炼，供氧量达到80％时进行火焰观察，根据碳含量及温度进行冶炼过程温度测量，保证碳含量范围在0.26％，温度命中范围1605℃，此时调整底搅流量，控制在360NL/min；
S3、冶炼终点温度控制1658℃，成分控制：C：0.033％，P≤0.012％，S≤0.013％，温度成分满足要求后进行出钢作业，出钢后钢水吊运至LF炉；
S4、LF调温调成分，加入石灰、铝丝、铝粒进行脱氧合金化，成分、温度满足要求后吊运至RH进行真空处理；
S5、钢水吊运至RH后进行真空处理，真空度0.3mbar条件下真空保持12min，真空处理时打开底搅流量，流量控制在35NL/min，真空处理后进行无缝钙处理工艺，钙处理后静搅时间15min以上；
S6、真空处理后钢水吊运至CCM进行浇铸，浇铸温度控制1539℃，浇铸速度1.2m/min，连铸浇铸过程中采用电磁搅拌工艺，电磁搅拌安装在连铸第2号辊、第3号辊上，采用间隔通电的方式进行电磁搅拌，第2号辊通电6秒，同时停掉第3号辊的电流；结束后停掉第2号辊的电流，开启第3号辊的电流通电6秒，如此反复操作；电磁搅拌电流设定350A、6.0Hz，提升钢水纯净度同时改善铸坯心部组织，调整连铸二次冷却强度，同时采用大压下量工艺，动态轻压下量控制在7mm，确保铸坯心部质量稳定；
S7、坯料表检后进加热炉加热，加热温度1130℃，采用TMCP轧制工艺，DQ-ACC进行水冷至580℃，钢板经温矫直后剪切、标印、探伤、入库。
上述实施例1-4所得产品钢板的力学性能测试结果如下表：
Figure BDA0002595605370000071
由此可知，采用本发明方案生产的管线钢产品，心部组织晶粒均匀细小，未出现马氏带组织，获得了以针状铁素体为主、贝氏体为辅的多项复合组织，其屈服强度≥560MPa，抗拉强度≥690MPa，-20℃冲击、落锤性能优良，产品各项性能检测均满足标准要求。
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 (9)

1.一种高磷硫铁水生产的管线钢，其特征在于：其化学成分及质量百分比如下：C：0.03%～0.08%，Si：0.1%～0.3%，Mn：0.6%～1.8%，P≤0.015%，S≤0.003%，Ni≤0.50%，Cr≤0.50%，Mo≤0.50%，Cu≤0.50%，Nb+V+Ti≤0.15%，Alt：0.015%～0.050%，N≤0.0080%，H≤0.00020%，余量为Fe和不可去除的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种高磷硫铁水生产的管线钢，其特征在于：其化学成分及质量百分比如下：C：0.03%～0.05%，Si：0.20%～0.3%，Mn：1.50%～1.8%，P≤0.013%，S≤0.002%，Ni：0.30%～0.50%，Cr：0.18%～0.50%，Mo：0.10%～0.50%，Cu：0.11%～0.50%，Nb+V+Ti≤0.15%，Alt：0.015%～0.050%，N≤0.0060%，H≤0.00020%，余量为Fe和不可去除的杂质。
3.根据权利要求1所述的一种高磷硫铁水生产的管线钢，其特征在于：其化学成分及质量百分比如下：C：0.04%～0.06%，Si：0.15%～0.25%，Mn：1.30%～1.5%，P≤0.013%，S≤0.002%，Ni：0.10%～0.30%，Cr：0.10%～0.30%，Mo：0.09%～0.20%，Cu：0.10%～0.30%，Nb+V+Ti≤0.15%，Alt：0.015%～0.050%，N≤0.0050%，H≤0.00020%，余量为Fe和不可去除的杂质。
4.根据权利要求1所述的一种高磷硫铁水生产的管线钢，其特征在于：其化学成分及质量百分比如下：C：0.05%～0.07%，Si：0.10%～0.20%，Mn：1.0%～1.3%，P≤0.015%，S≤0.003%，Ni：0.02%～0.20%，Cr：0.03%～0.20%，Mo≤0.15%，Cu≤0.15%，Nb+V+Ti≤0.15%，Alt：0.015%～0.050%，N≤0.0050%，H≤0.00020%，余量为Fe和不可去除的杂质。
5.根据权利要求1所述的一种高磷硫铁水生产的管线钢，其特征在于：其化学成分及质量百分比如下：C：0.05%～0.08%，Si：0.1%～0.20%，Mn：0.6%～0.10%，P≤0.015%，S≤0.003%，Ni≤0.20%，Cr：0.10%～0.20%，Mo≤0.20%，Cu≤0.20%，Nb+V+Ti≤0.15%，Alt：0.015%～0.030%，N≤0.0050%，H≤0.00020%，余量为Fe和不可去除的杂质。
6.一种高磷硫铁水生产的管线钢的生产工艺，其特征在于：应用于权利要求1-5任意一项所述的管线钢，具体包括：
S1、铁水倒罐后进行铁水预处理，使用石灰搅拌KR法进行脱硫操作，脱硫后确保扒渣干净，入炉铁水S≤0.0020%；
S2、铁水入炉后供氧吹炼，供氧量达到80%时进行火焰观察，根据碳含量及温度进行冶炼过程温度测量，调整底搅流量至300～400m3/h；
S3、冶炼终点温度控制1660～1700℃，成分控制：C≤0.035%，P≤0.013%，S≤0.015%，温度成分满足要求后进行出钢作业，出钢后钢水吊运至LF炉；
S4、LF调温调成分，加入石灰、铝丝、铝粒进行脱氧合金化，成分、温度满足要求后吊运至RH进行真空处理；
S5、钢水吊运至RH后进行真空处理，真空处理时打开底搅流量，流量控制在30～80NL/min，真空处理后进行无缝钙处理工艺；
S6、真空处理后钢水吊运至CCM进行浇铸，浇铸温度控制1530～1550℃，浇铸速度0.6～1.3m/min，连铸浇铸过程中采用电磁搅拌工艺，调整连铸二次冷却强度，同时采用大压下量工艺，动态轻压下量控制在6～8mm；
S7、坯料表检后进加热炉加热，加热温度1100～1220℃，采用TMCP轧制工艺，DQ-ACC进行水冷至300～600℃，钢板经温矫直后剪切、标印、探伤、入库。
7.根据权利要求6所述的一种高磷硫铁水生产的管线钢的生产工艺，其特征在于：所述步骤S2中，温度测量过程中，保证碳含量范围在0.20%～0.40%，温度命中范围1580～1620℃。
8.根据权利要求6所述的一种高磷硫铁水生产的管线钢的生产工艺，其特征在于：所述步骤S6中，电磁搅拌安装在连铸第2号辊、第3号辊上，采用间隔通电的方式进行电磁搅拌，第2号辊通电6秒，同时停掉第3号辊的电流，结束后停掉第2号辊的电流，开启第3号辊的电流通电6秒，如此反复操作；电磁搅拌电流设定260～380A、5.5～6.0Hz。
9.根据权利要求6所述的一种高磷硫铁水生产的管线钢的生产工艺，其特征在于：使用的铁水中，磷含量为0.130%～0.150%，硫含量为0.010%～0.050%。
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