CN112779458A - 一种管线钢的夹杂物控制方法 - Google Patents

一种管线钢的夹杂物控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及钢铁技术领域，具体涉及一种管线钢的夹杂物控制方法，所述控制方法包括如下步骤：S1、转炉冶炼；S2、出钢；S3、LF炉精炼：精炼过程中进行钙前软吹、钙处理和钙后软吹，终渣渣系目标为[CaO]：53％‑59％、[Al2O3]：26％‑34％、[SiO2]≤10％、[MgO]≤10％、FeO+MnO≤1.2％；S4、连铸机保护浇铸成坯。该控制方法满足生产效率高、产品性能稳定、成本较低的要求，尤其是废钢比较高的生产条件，工艺特点为软吹工艺合适、钢水洁净度高、连铸二次氧化小、操作简单易行等，该控制方法能够起到提高管线钢夹杂物检测合格率，达到减少改判、提高产品质量以及降低成本的技术效果。

Description

一种管线钢的夹杂物控制方法
技术领域
本发明涉及钢铁技术领域，具体涉及一种管线钢的夹杂物控制方法。
背景技术
管线钢已广泛应用于石油和天然气的输送管道建设中，为了满足管线钢不断提高的韧性要求，特别是对酸性气体输送管道抗HIC(氢致裂纹)性能的要求，在过去60年里，技术人员对降低钢中S含量做出了大量研究。Ca处理是管线钢生产的一项关键技术，其目的和作用是使钢中的硫化物(主要以MnS形式存在于钢水中)球化改性，即变为球状高熔点的不可变形的夹杂物CaS，以提高管线钢抗裂纹性能。w([Ca])/w([S])在1.5～3.0。由于钙在钢水中的溶解度非常有限，因此，必须使钢水的硫含量极低，如果硫含量低于15ppm，可以不考虑钙硫比。
然而，钙处理后容易形成复合夹杂物，如低熔点的钙铝酸盐等，在轧制温度下低熔点的钙铝酸盐会软化，极易被轧碎，进而在钢中形成间断的长条状夹杂物，这些夹杂物因长度较长而超标。
基于此，有必要提供一种管线钢的夹杂物控制方法，以解决管线钢因钙处理而带来的夹杂物超长超标问题。
发明内容
针对管线钢经钙处理后夹杂物超长超标的技术问题，本发明提供一种管线钢的夹杂物控制方法，该控制方法满足生产效率高、产品性能稳定、成本较低的要求，尤其是废钢比较高的生产条件，工艺特点为软吹工艺合适、钢水洁净度高、连铸二次氧化小、操作简单易行等，该控制方法能够起到提高管线钢夹杂物检测合格率，达到减少改判、提高产品质量以及降低成本的技术效果，同时也解决了目前在冶炼管线钢时出现的夹杂物的控制难度大，大型夹杂物遗留在管线钢中影响钢的抗HIC性能的问题。
一种管线钢的夹杂物控制方法，所述控制方法包括如下步骤：
S1、转炉冶炼；
S2、出钢；
S3、LF炉精炼：
精炼过程中进行钙前软吹、钙处理和钙后软吹，其中钙前软吹时间为3-5min，流量适当增大，吹氩效果以氩花直径200-300mm为准；
钙处理喂线量120-180m/炉，中包第一炉、转炉下渣、节奏紧等异常炉次适当增加20-30m/炉，喂线过程氩气保护，中包[Ca]目标为12-28ppm；
钙后软吹时间≥15min，吹氩效果以渣面蠕动直径100-200mm为准(拳头大小)，过程严禁钢水裸露；
终渣渣系目标为[CaO]：53％-59％、[Al2O3]：26％-34％、[SiO2]≤10％、[MgO]≤10％、FeO+MnO≤1.2％；
S4、连铸机保护浇铸成坯：
用于管线钢开浇并且产量≥500t的中包烘烤时间为3-3.5h，烘烤温度≥1100℃；
从关闭烤包器到大包开浇持续中包氩气置换；
大包氩封吹气流量为20-80L/min；
中包渣层厚度控制在≤60mm；
塞棒吹氩流量按4-8NL/min控制；
保护渣采用黑渣操作，渣耗0.4-0.6kg/t，液渣层厚度8-15mm，总渣层厚度35-45mm，严禁使用已开封、过期或潮湿的保护渣；
长水口使用时间≤4h，大包水口插入深度≥200mm，浸入式水口插入深度120-140mm；
采用钢包电磁感应下渣检测控制系统，控制大包钢渣比例达12％-30％滑板自动关闭，或留钢3t；
中包开浇吨位≥10t，减少开浇卷渣现象；
正常浇铸期间执行满包浇铸，且过程中包称重波动≤3t，中包称重≥28t；钢包置换期间，中包称重≥16t；
拉速按钢种标准要求执行，连浇炉次恒拉速，换水口除外，严禁频繁变动拉速，过程拉速变动≤0.05m/min。
进一步的，所述S1终点T≥1610℃，T[O]≤750ppm。
进一步的，所述S2出钢时间≥4min或出钢口次数≤220次(以出钢时间为主)，钢流不出现散流现象，出钢挡渣，出钢过程中加入顶渣石灰300kg、改质剂100kg进行渣洗。
进一步的，所述S3精炼时间为40-80min，全程微正压控制，其中L245M/L290M系列管线钢的精炼时间>40min，其他系列管线钢的精炼时间>50min。
进一步的，所述S3软吹前8min中内严禁补加含铝合金，保证钢水可浇性；
软吹及钙处理过程禁止补铝、合金及加热操作。
进一步的，所述S4波动>±5mm，对应铸坯改判低级别钢种或判废；
头尾坯及工艺异常(引流、敞浇等)，对应铸坯改判低级别钢种或判废。
进一步的，所述S4采用干式料烧结、干式捣打料固定中包隔墙。
进一步的，所述S4长水口密封垫完好，长水口套正垂直于中包液面。
进一步的，所述S4覆盖剂使用低硅高碱度覆盖剂(冲击区渣碱度＞1.5，FeO+MnO＜3％)，过程无钢水裸露，其中管线钢直接开浇时，选择低硅高碱度覆盖剂；普钢开浇后混浇管线钢时，同浇次与管线钢混浇前的普钢一律使用低硅高碱度覆盖剂。
本发明的有益效果在于，
为满足管线钢对夹杂物的要求，本发明通过转炉工艺优化、精炼工艺优化、精准钙处理、软吹时间控制、中包渣氧化性控制、中包耐火材料水分(中包烘烤时间)控制、连铸过程保护浇铸、大包下渣控制等措施，控制钢中非金属夹杂物的数量和尺寸大小，使大型夹杂物充分上浮，避免连铸过程大型夹杂物的卷入，将大型夹杂物尺寸和数量控制在一定范围内，生产出的管线钢夹杂物一检合格率大幅提高，实现了钢种的稳定生产。
按合格率提高5％计算，管线钢年销量30万吨计算，减少改判量1.5万吨，每吨改判降价300元人民币，可增效450万元/年。同时，采用此专利技术也可生产其他对夹杂物要求严格的钢种，进一步改善其他产品洁净度，拓展市场应用，提升产品竞争力。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
实施例1
一种管线钢，该管线钢按照如下方法对夹杂物进行控制，具体包括如下步骤：
S1、转炉冶炼：终点温度T为1619℃，T[O]为594ppm；
S2、出钢口良好，出钢时间为4.5min，出钢口次数为145次(以出钢时间为主)，钢流未见散流现象，出钢挡渣；
出钢过程加入加顶渣石灰300kg、改质剂100kg进行渣洗；
S3、在LF炉进行精炼：
(1)精炼时间控制：精炼时间为69min；
(2)全程微正压控制；
(3)过程补铝：软吹前8min中内未补加含铝合金；
(4)气体控制：喂线过程氩气保护；
(5)终渣渣系目标为[CaO]：58.35％、[Al2O3]：29.67％、[SiO2]：3.87％、[MgO]：3.55％、FeO+MnO：0.79％；
(6)软吹及钙处理：
a.钙前软吹时间为4min，吹氩效果为氩花直径200-300mm；
钙后软吹时间为19min，吹氩效果为渣面蠕动直径100-200mm(拳头大小)，过程未见钢水裸露；
b.钙处理标准：喂线量121m/炉，中包[Ca]：15ppm；
c.软吹及钙处理过程没有补铝、合金及加热操作；
S4、连铸机保护浇铸成坯
(1)中包烘烤时间为3.2h，烘烤温度为1125℃；
(2)氩气置换：从关闭烤包器到大包开浇持续中包氩气置换；
(3)大包到中包：大包氩封吹气流量68L/min；
(4)覆盖剂：低硅高碱度覆盖剂，过程无钢水裸露；
(5)中包渣层厚度控制在45mm；
(6)塞棒吹氩：塞棒吹氩流量按5NL/min控制；
(7)长水口：密封垫完好，长水口套正垂直于中包液面；
(8)保护渣加入：黑渣操作，渣耗0.47kg/t，液渣层厚度10mm，总渣层厚度42mm，没有使用已开封、过期或潮湿的保护渣；
(9)长水口使用时间为3.7h，大包水口插入深度为220mm，浸入式水口插入深度为135mm；
(10)大包下渣控制：留钢3t；
(11)中包开浇吨位11t，减少开浇卷渣现象；
(12)正常浇铸期间执行满包浇铸，过程中包称重波动≤3t，中包称重29t；钢包置换期间，中包称重18t；
(13)拉速按钢种标准要求执行，连浇炉次恒拉速(换水口除外)，没有频繁变动拉速；过程拉速变动0.01m/min；
(14)波动≤±3mm；
(15)头尾坯及工艺异常(引流、敞浇等)，对应铸坯改判低级别钢种或判废。
该炉管线钢铸坯硫化物A类、硫化物Ae类、氧化物B类、氧化物Be类、硅酸盐C类、硅酸盐Ce类、球状氧化物De类、单颗粒球状类Ds都为0级，球状氧化物D类0.5级，符合标准要求。
实施例2
一种管线钢，该管线钢按照如下方法对夹杂物进行控制，具体包括如下步骤：
S1、转炉冶炼：终点温度T为1618℃，T[O]为424ppm；
S2、出钢口良好，出钢时间为5.1min，出钢口次数为29次(以出钢时间为主)，钢流未见散流现象，出钢挡渣；
出钢过程加入加顶渣石灰300kg、改质剂100kg进行渣洗；
S3、在LF炉进行精炼：
(1)精炼时间控制：精炼时间为60min；
(2)全程微正压控制；
(3)过程补铝：软吹前8min中内未补加含铝合金；
(4)气体控制：喂线过程氩气保护；
(5)终渣渣系目标为[CaO]：57.83％、[Al2O3]：33.16％、[SiO2]：3.14％、[MgO]：3.77％、FeO+MnO：0.96％；
(6)软吹及钙处理：
a.钙前软吹时间为3min，吹氩效果为氩花直径200-300mm；
钙后软吹时间为15min，吹氩效果为渣面蠕动直径100-200mm(拳头大小)，过程未见钢水裸露；
b.钙处理标准：喂线量120m/炉，中包[Ca]：15ppm；
c.软吹及钙处理过程没有补铝、合金及加热操作；
S4、连铸机保护浇铸成坯
(1)中包烘烤时间为3.2h，烘烤温度为1125℃；
(2)氩气置换：从关闭烤包器到大包开浇持续中包氩气置换；
(3)大包到中包：大包氩封吹气流量68L/min；
(4)覆盖剂：低硅高碱度覆盖剂，过程无钢水裸露；
(5)中包渣层厚度控制在48mm；
(6)塞棒吹氩：塞棒吹氩流量按5NL/min控制；
(7)长水口：密封垫完好，长水口套正垂直于中包液面；
(8)保护渣加入：黑渣操作，渣耗0.46kg/t，液渣层厚度11mm，总渣层厚度43mm，没有使用已开封、过期或潮湿的保护渣；
(9)长水口使用时间为3.6h，大包水口插入深度为220mm，浸入式水口插入深度为135mm；
(10)大包下渣控制：留钢3t；
(11)中包开浇吨位10t，减少开浇卷渣现象；
(12)正常浇铸期间执行满包浇铸，过程中包称重波动≤3t，中包称重30t；钢包置换期间，中包称重17t；
(13)拉速按钢种标准要求执行，连浇炉次恒拉速(换水口除外)，没有频繁变动拉速；过程拉速变动0.01m/min；
(14)波动≤±3mm；
(15)头尾坯及工艺异常(引流、敞浇等)，对应铸坯改判低级别钢种或判废。
该炉管线钢铸坯硫化物A类、硫化物Ae类、氧化物B类、氧化物Be类、硅酸盐C类、硅酸盐Ce类、球状氧化物De类、单颗粒球状类Ds都为0级，球状氧化物D类0.5级，符合标准要求。
实施例3
一种管线钢，该管线钢按照如下方法对夹杂物进行控制，具体包括如下步骤：
S1、转炉冶炼：终点温度T为1646℃，T[O]为576ppm；
S2、出钢口良好，出钢时间为4.1min，出钢口次数为129次(以出钢时间为主)，钢流未见散流现象，出钢挡渣；
出钢过程加入加顶渣石灰300kg、改质剂100kg进行渣洗；
S3、在LF炉进行精炼：
(1)精炼时间控制：精炼时间为77min；
(2)全程微正压控制；
(3)过程补铝：软吹前8min中内未补加含铝合金；
(4)气体控制：喂线过程氩气保护；
(5)终渣渣系目标为[CaO]：56.77％、[Al2O3]：31.52％、[SiO2]：3.14％、[MgO]：3.38％、FeO+MnO：0.95％；
(6)软吹及钙处理：
a.钙前软吹时间为3min，吹氩效果为氩花直径200-300mm；
钙后软吹时间为24min，吹氩效果为渣面蠕动直径100-200mm(拳头大小)，过程未见钢水裸露；
b.钙处理标准：喂线量136m/炉，中包[Ca]：23ppm；
c.软吹及钙处理过程没有补铝、合金及加热操作；
S4、连铸机保护浇铸成坯
(1)中包烘烤时间为3.45h，烘烤温度为1131℃；
(2)氩气置换：从关闭烤包器到大包开浇持续中包氩气置换；
(3)大包到中包：大包氩封吹气流量65L/min；
(4)覆盖剂：低硅高碱度覆盖剂，过程无钢水裸露；
(5)中包渣层厚度控制在45mm；
(6)塞棒吹氩：塞棒吹氩流量按5NL/min控制；
(7)长水口：密封垫完好，长水口套正垂直于中包液面；
(8)保护渣加入：黑渣操作，渣耗0.45kg/t，液渣层厚度10mm，总渣层厚度41mm，没有使用已开封、过期或潮湿的保护渣；
(9)长水口使用时间为2.3h，大包水口插入深度为210mm，浸入式水口插入深度为135mm；
(10)大包下渣控制：留钢3t；
(11)中包开浇吨位13t，减少开浇卷渣现象；
(12)正常浇铸期间执行满包浇铸，过程中包称重波动≤3t，中包称重29t；钢包置换期间，中包称重18t；
(13)拉速按钢种标准要求执行，连浇炉次恒拉速(换水口除外)，没有频繁变动拉速；过程拉速变动0.01m/min；
(14)波动≤±3mm；
(15)头尾坯及工艺异常(引流、敞浇等)，对应铸坯改判低级别钢种或判废。
该炉管线钢铸坯硫化物A类、硫化物Ae类、氧化物B类、氧化物Be类、硅酸盐C类、硅酸盐Ce类、球状氧化物De类、单颗粒球状类Ds都为0级，球状氧化物D类0.5级，符合标准要求。
实施例4
一种管线钢，该管线钢按照如下方法对夹杂物进行控制，具体包括如下步骤：
S1、转炉冶炼：终点温度T为1617℃，T[O]为690ppm；
S2、出钢口良好，出钢时间为4.1min，出钢口次数为135次(以出钢时间为主)，钢流未见散流现象，出钢挡渣；
出钢过程加入加顶渣石灰300kg、改质剂100kg进行渣洗；
S3、在LF炉进行精炼：
(1)精炼时间控制：精炼时间为61min；
(2)全程微正压控制；
(3)过程补铝：软吹前8min中内未补加含铝合金；
(4)气体控制：喂线过程氩气保护；
(5)终渣渣系目标为[CaO]：57.31％、[Al2O3]：32.24％、[SiO2]：4.32％、[MgO]：3.65％、FeO+MnO：0.89％；
(6)软吹及钙处理：
a.钙前软吹时间为4min，吹氩效果为氩花直径200-300mm；
钙后软吹时间为16min，吹氩效果为渣面蠕动直径100-200mm(拳头大小)，过程未见钢水裸露；
b.钙处理标准：喂线量139m/炉，中包[Ca]：18.7ppm；
c.软吹及钙处理过程没有补铝、合金及加热操作；
S4、连铸机保护浇铸成坯
(1)中包烘烤时间为3.45h，烘烤温度为1131℃；
(2)氩气置换：从关闭烤包器到大包开浇持续中包氩气置换；
(3)大包到中包：大包氩封吹气流量66L/min；
(4)覆盖剂：低硅高碱度覆盖剂，过程无钢水裸露；
(5)中包渣层厚度控制在47mm；
(6)塞棒吹氩：塞棒吹氩流量按5NL/min控制；
(7)长水口：密封垫完好，长水口套正垂直于中包液面；
(8)保护渣加入：黑渣操作，渣耗0.47kg/t，液渣层厚度10mm，总渣层厚度44mm，没有使用已开封、过期或潮湿的保护渣；
(9)长水口使用时间为3.2h，大包水口插入深度为230mm，浸入式水口插入深度为135mm；
(10)大包下渣控制：留钢3t；
(11)中包开浇吨位11t，减少开浇卷渣现象；
(12)正常浇铸期间执行满包浇铸，过程中包称重波动≤3t，中包称重30t；钢包置换期间，中包称重17t；
(13)拉速按钢种标准要求执行，连浇炉次恒拉速(换水口除外)，没有频繁变动拉速；过程拉速变动0.01m/min；
(14)波动≤±3mm；
(15)头尾坯及工艺异常(引流、敞浇等)，对应铸坯改判低级别钢种或判废。
该炉管线钢铸坯硫化物A类、硫化物Ae类、氧化物B类、氧化物Be类、硅酸盐C类、硅酸盐Ce类、球状氧化物De类、单颗粒球状类Ds都为0级，球状氧化物D类0.5级，符合标准要求。
本发明实施例1-4的S3、LF炉精炼在微正压、喂线过程氩气保护下，可以避免钢水暴露在空气中而二次氧化形成夹杂，精准钙处理及软吹过程，可以促进脱氧产物的上浮去除，避免在连铸浇铸过程中富集长大形成水口堵塞物，被冲入结晶器后成为大型夹杂物；
S4、连铸机保护浇铸成坯时，因为中包中的耐火材料如果含有水分会造成钢水二次氧化，增加钢水中的30μm以上尺寸的大型夹杂物的数量，为了减少大型夹杂物的数量，应尽可能排除中包耐火材料中的水分；因为大包(钢包)渣下到中包中，一部分会被钢流直接带入结晶器中，可能留在钢中成为大型夹杂物，因此必须对大包下渣进行控制。
本发明实施例1-4控制生产的管线钢，既能满足石油天然气输送管道技术要求，又能满足客户利润最大化的需求。
尽管通过优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求所述的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种管线钢的夹杂物控制方法，其特征在于，所述控制方法包括如下步骤：
S1、转炉冶炼；
S2、出钢；
S3、LF炉精炼：
精炼过程中进行钙前软吹、钙处理和钙后软吹，其中钙前软吹时间为3-5min，流量适当增大，吹氩效果以氩花直径200-300mm为准；
钙处理喂线量120-180m/炉，异常炉次适当增加20-30m/炉，喂线过程氩气保护，中包[Ca]目标为12-28ppm；
钙后软吹时间≥15min，吹氩效果以渣面蠕动直径100-200mm为准，过程严禁钢水裸露；
终渣渣系目标为[CaO]：53％-59％、[Al2O3]：26％-34％、[SiO2]≤10％、[MgO]≤10％、FeO+MnO≤1.2％；
S4、连铸机保护浇铸成坯：
用于管线钢开浇并且产量≥500t的中包烘烤时间为3-3.5h，烘烤温度≥1100℃；
从关闭烤包器到大包开浇持续中包氩气置换；
大包氩封吹气流量为20-80L/min；
中包渣层厚度控制在≤60mm；
塞棒吹氩流量按4-8NL/min控制；
保护渣采用黑渣操作，渣耗0.4-0.6kg/t，液渣层厚度8-15mm，总渣层厚度35-45mm；
长水口使用时间≤4h，大包水口插入深度≥200mm，浸入式水口插入深度120-140mm；
采用钢包电磁感应下渣检测控制系统，控制大包钢渣比例达12％-30％滑板自动关闭，或留钢3t；
中包开浇吨位≥10t，减少开浇卷渣现象；
正常浇铸期间执行满包浇铸，且过程中包称重波动≤3t，中包称重≥28t；钢包置换期间，中包称重≥16t；
拉速按钢种标准要求执行，连浇炉次恒拉速，换水口除外，严禁频繁变动拉速，过程拉速变动≤0.05m/min。
2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述S1终点T≥1610℃，T[O]≤750ppm。
3.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述S2出钢时间≥4min或出钢口次数≤220次，钢流不出现散流现象，出钢挡渣，出钢过程中加入顶渣石灰300kg、改质剂100kg进行渣洗。
4.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述S3精炼时间为40-80min，全程微正压控制。
5.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述S3软吹前8min中内严禁补加含铝合金；软吹及钙处理过程禁止补铝、合金及加热操作。
6.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述S4波动>±5mm，对应铸坯改判低级别钢种或判废；头尾坯及工艺异常，对应铸坯改判低级别钢种或判废。
7.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述S4采用干式料烧结、干式捣打料固定中包隔墙。
8.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述S4长水口密封垫完好，长水口套正垂直于中包液面。
9.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述S4覆盖剂使用低硅高碱度覆盖剂，过程无钢水裸露。
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