CN113512684B - 一种高强度耐腐蚀管钢用热轧板卷的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高强度耐腐蚀管钢用热轧板卷的制备方法,成分组成为C:0.18~0.21wt%,Si:0.10~0.20wt%,Mn:1.15~1.25wt%,P:≤0.015wt%,S:≤0.0025wt%,Nb:0.015~0.20wt%,Ti:0.015~0.25wt%,Al:0.015~0.035wt%,N:≤0.0045wt%,余量为铁和不可避免的杂质;材料制备工艺:铁水脱硫预处理→顶底复吹转炉吹炼→LF精炼→RH真空处理→板坯连铸→板坯清理→板坯入炉再加热→控制轧制与冷却→卷取,钢卷成品检查及性能检测;本发明方法针对目前市场上使用的高强度石油套管用钢存在的各类问题而开发,是一种油、气套管以及地热水管用钢,钢材具备耐H2S、CO2、Cl‑等腐蚀的同时,还耐水腐蚀,综合性能较好。
Description
技术领域
本发明提供一种钢管用钢的生产方法,属于钢铁材料领域,涉及一种高强度耐腐蚀管钢用热轧板卷的制备方法。
背景技术
石油、天然气以及地热获取使用的套管是用于支撑油、气、水井井壁的钢管,以保证钻井过程的顺利进行和完井后油井的正常运行。由于地质条件不同,井下受力状态复杂,钢管自重造成的拉力,岩壁的挤压、弯曲,螺纹连接造成的扭转应力以及H2S、CO2、、Cl-等腐蚀介质等因素的影响,钢管需要在恶劣的下环境使用,一旦钢管由于某种原因损坏可能导致整口井的报废。因此对套管的质量和耐腐蚀性能提出了极高的要求,要求钢管材料具备高的强度和高的纯净度,具备耐腐蚀性能。
国内外使用的这类钢管采用ERW焊接(高频电阻焊接),焊缝是由带钢本体的母材熔化而成,焊缝处材料的机械强度和钢管的其它部位基本相同,带钢直缝焊接、打磨完成后制成的钢管其质量达到了无缝钢管的各项要求。但是,如果钢材不能达到高纯钢的要求,连铸过程板坯中心偏析将导致带钢组织不均匀,材料存在带状组织,在制管过程经过热挤压缺陷将放大,造成钢管质量问题,如造成焊缝处缺陷、探伤不合格,如果不能发现在使用过程中存在重大的风险。
文献检索:
(1)专利申请号CN2006100358021公开了“一种基于电炉薄板坯连铸连轧流程生产J55钢级石油套管用钢的方法。成分组成为:C:0.15~0.22wt%,Si:≤0.45wt%,Mn:0.7~1.6wt%,P:≤0.025wt%,S:≤0.025wt%,Nb:≤0.06wt%,Ti≤0.035wt%。通过使用薄板坯连铸连轧生产了铌钛复合的J55石油套管用钢,优点是由于是薄板坯连铸连轧工艺,板坯偏析降低,钢材不会出现高级别的带状组织。该工艺的缺点一是对于碳含量较高的钢容易导致边裂,二是由于轧制时压缩比小,钢材的晶粒度粗大。
(2)专利申请号CN2010101681350,公开了“一种中碳J55钢的冶炼方法”,采用的生产工艺流程为铁水脱硫预处理、转炉冶炼、LF精炼、板坯连铸。成分组成为:C:0.16~0.20wt%,Si:≤0.25wt%,Mn:≤1.225wt%,P:≤0.015wt%,S:≤0.005wt%,Nb:≤0.06wt%,Ti≤0.035wt%,C:0.06~0.12wt%,Si:0.08~0.20wt%,Mn:1.0~1.40wt%,P:≤0.015wt%,S:≤0.008wt%,Nb:0.016~0.022wt%,Ti:0.015~0.15wt%,Als:0.020~0.060wt%,O:≤0.003wt%,N:≤0.006wt%。采用铌强化生产了J55钢。其抗拉强度≥520MPa,屈服强度420~520MPa,钢材的-10℃横向冲击功大于70J。
(3)专利申请号200610048352X,公开了一种“制造J55级焊接石油套管的低合金高强度钢”,采用的生产工艺为转炉冶炼、LF精炼、薄板坯连铸连轧,其成分组成为:C:0.16~0.21wt%,Si:0.10~0.35wt%,Mn:1.0~1.30wt%,P:≤0.020wt%,S:≤0.012wt%、Nb:0.015~0.030wt%,V:0.020~0.070wt%,Als:0.008~0.060wt%,余量为铁。采用了4种成分进行了对比试验。四种成分生产的钢强度、断后擅长率偏低。成分1的碳含量不大于0.12wt%,成分2碳含量不大于0.10wt%,1和2都采用铌微合金化。这种成分体系最大的问题是碳含量低,不利于钢管接头攻丝和套丝,现场施工连接时容易滑丝。
(4)专利申请号2010101815590公开了“一种低成本的石油套管用钢及其生产方法”,采用的生产工艺为转炉冶炼、LF精炼、连铸、连轧机轧制。成分组成为:0.16~0.21wt%,Si:0.10~0.25wt%,Mn:1.0~1.20wt%,P:≤0.020wt%,S:≤0.009wt%、Ti:0.010~0.020wt%,Nb:0.025~0.035wt%,其余为铁。轧制工艺,板坯加热温度1200~1250℃,开轧温度1050~1150℃,终轧温度850~880℃,卷取温度560℃±20℃。轧制获得铁素体珠光体和粒状贝氏体组织,钢材屈服强度475-515MPa,抗拉590~640MPa,钢材的-10℃冲击功45~156J,钢材的性能波动大。
(5)专利申请号2016105036579,公开了“一种经济型具有耐腐蚀性能J55无缝管及其制造方法”,采用的生产工艺为转炉冶炼、LF精炼、连铸、连轧机轧制。成分组成为:C:0.28~0.23wt%,Si:0.15~0.40wt%,Mn:1.3~1.50wt%,Cr:0.20~0.40wt%,Cu:0.15~0.25wt%,P:≤0.018wt%,S:≤0.010wt%、Ti:0.010~0.030wt%。该工艺生产的无缝钢管主要解决的是抗二氧化碳腐蚀的难题,同时带来的问题是碳、锰含量高导致的管坯偏析和钢管的带状组织加重。
(6)专利申请号2018108725337,公开了“一种高抗HS腐蚀石油油井套管J55的生产方法”,采用的生产工艺为转炉冶炼、LF精炼、连铸、连轧机轧制。成分组成为C:0.04~0.07wt%,Si:0.13~0.17wt%,Mn:1.2~1.40wt%,Cr:0.1~0.14wt%,Cu:0.15~0.25wt%,P:≤0.012wt%,S:≤0.002wt%、Ti:0.010~0.020wt%,Als:0.010~0.055wt%,Mo:0.10~0.12wt%。该工艺生产的材料,钢材屈服强度437~474MPa,抗拉581~606MPa,断后延伸率26~34%。该钢是以抗硫化氢腐蚀的要求进行的设计,最大的问题是由于碳低,钢管在攻丝和套丝过程中容易粘刀。钢管连接过程中和使用过程中受重力影响容易滑丝。
上述专利都是以日本牌号J55的性能要求为前提开发的,有些为了提高韧性降低了材料中的碳含量;有些为了提高钢管的攻丝、套丝以及螺纹连接中的难题提高了钢中的碳含量,有些为了解决钢材的耐腐蚀性能,添加了铬、铜等耐大气腐蚀元素。用户使用过程中钢管降级改判量大,制造成本高。但是同时具备高的低温韧性、高的耐腐蚀性能、良好的攻丝套丝以及螺纹连接这三个条件的钢管用钢材是制备的难题。
发明内容
本发明针对目前市场上使用的高强度石油套管用钢存在的各类问题开发的一种油、气套管以及地热水管用钢,要求钢材具备耐H2S、CO2、、Cl-等腐蚀的同时,还要求耐水腐蚀,提出一种高强度耐腐蚀管钢用热轧板卷的制备方法。
本发明采用的技术方案是:一种高强度耐腐蚀管钢用热轧板卷的制备方法,1、成分设计:成分组成为C:0.18~0.21wt%,Si:0.10~0.20wt%,Mn:1.15~1.25wt%,P:≤0.015wt%,S:≤0.0025wt%,Nb:0.015~0.20wt%,Ti:0.015~0.25wt%,Al:0.015~0.035wt%,N:≤0.0045wt%,余量为为铁和不可避免的杂质;2、材料制备的工艺:铁水脱硫预处理→顶底复吹转炉吹炼→LF精炼→RH真空处理→板坯连铸→板坯清理→板坯入炉再加热→控制轧制与冷却→卷取,钢卷成品检查及性能检测;3、实施方法:1)铁水条件:铁水温度大于1280℃,硫含量不大于0.06wt%,磷含量不大于0.14wt%;(1)采用KR法进行铁水脱硫预处理,铁水预处理后的铁水[S]含量小于0.003wt%,铁水预处理结束铁包加入聚渣剂,采用的铁水预处理聚渣剂成分:Al2O3含量12~18wt%、SiO2含量65~70wt%、MgO+CaO含量≤4wt%、Na2O+K2O含量6~10wt%,聚渣剂粒度0.5~3mm,粒度小于0.5mm和粒度大于3mm的不足5.0wt%;(2)转炉冶炼,采用容量为120吨的转炉进行冶炼,吹氧冶炼前在转炉内加入废钢25~30吨废钢,然后兑入脱硫铁水100±3吨,氧气流量控制在430~460Nm3/min,强度为0.4~0.6Nm3/t·min,在炉温低于1400℃以下快速脱磷,整个转炉冶炼吹氧时间控制在11-12min;底吹氩搅拌供气强度为0.06±1Nm3/t.min,转炉出钢温度为1650~1670℃,此时[C]含量为0.07~0.09wt%,[P]含量小于0.010wt%;[S]≤0.006wt%,转炉出钢时[N]含量小于0.0015wt%;(3)转炉出钢脱氧合金化及夹杂物的原位去除,转炉出钢开始1min后一次性加入300kg合成渣洗料和100kg活性石灰的混合物,同时加入150kg铝铁进行脱氧,加入碳锰球进行钢水增碳,碳锰球碳含量75wt%,渣洗料由高Al2O3材料和活性石灰组成,高Al2O3材料采用铝厂产生的熔铸铝灰:Al含量9wt%,Al2O3含量为55~60wt%,SiO2含量2.0~4.5wt%,Na2O含量不大于1.5wt%,MgO含量2.8wt%,CaO含量2.5~3.2wt%,FeO+MnO含量不大于1.5wt%;石灰的活性度320~330ml/4N-HCl以上,CaO含量在92wt%以上,比表面积要求1.1~1.2m2/g,熔铸铝灰与活性石灰粉按质量比为2:1的比例进行配比并充分混匀,在回转窑进行烧结,烧结温度控制在1300~1350℃,烧结完成的合成渣洗料为块状物,破碎为小粒度渣料,10~25mm占总量的90wt%以上,小于10mm不大于10wt%,合成渣料中的金属铝全部氧化为Al2O3,合成渣洗料与活性石灰按3:1混合后在转炉出钢过程中加入,加入总量为每炉钢400kg,这样由于氧化钙和铝脱氧产物不能充分熔合为低熔点渣的难题得到解决,由于该渣系具有高的脱硫能力和吸附夹杂能力,转炉出钢产生的氧化铝夹杂经钢包底吹氩搅拌上浮,被钢包顶渣吸附去除;(4)LF精炼,钢水初炼温度1565-1580℃,LF精炼初期加入120kg钢水促进剂:CaO含量25wt%,Al2O3含量22~25wt%,SiO2≤5wt%,MgO含量5~8wt%,CaCO3含量8wt%,Al含量28~32wt%,CaF2≤3wt%,烧碱≤8wt%,同时根据渣量配入适量的活性石灰粉剂,钢包内总渣量控制在每吨钢8~10kg,当钢水温度达到1595℃以上时,钢包底吹氩强搅拌脱硫,根据精炼初始硫含量搅拌时间控制在5~8min,钢水硫含量不大于0.002wt%,加入铌铁,通电补充提温,钢水温度大于1605~1610℃可运钢水至RH工序进行真空脱气处理;(5)RH处理,RH真空度小于1乇:133Pa以下的保持时间大于12分钟,真空处理结束,通过定氢仪检测钢水中的氢含量,含量为0.00007~0.0001wt%,然后加入钛铁后进行喂钙线对钢水进一步脱硫、脱氧和夹杂物变性处理,喂线速度控制3.5m/s,紧接着对钢包钢水底吹氩弱搅拌8min,钢水被渣层覆盖不能裸露与空气接触,保证熔炼成品钢水中的钙含量控制在0.0020~0.0035wt%,通过试验得出钢水中钙含量小于0.0020wt%弱化了钙对钢水的处理效果,但当钢水中钙含量大于0.0040wt%或者更高时,由于钙作为还原剂对钢包、中间包、水口的耐材冲刷,使钢水中出现高熔点的含MgO复合夹杂,RH处理终点精准控制温度的方法是根据RH初炼温度精准确定RH的处理时间,不同炉次的RH终点温度波动控制在4℃以内;(6)控制铸坯元素中心偏析的方法,根据板坯宽度确定拉速,板坯厚度220mm,1580mm宽度拉速设定为0.85m/min,一个连铸中包浇次12炉钢拉速不变;确定连铸中间包钢水温度控制在1530~1545之间℃,板坯连铸过程在铸坯凝固末端采用动态压下技术,压下量恒定为5mm,降低板坯的中心偏析,板坯检测中心偏析控制在1~1.5级;(7)板坯表面清理后轧制,板坯加热温度1170~1200℃,采用1750热连轧轧机轧制厚度为6.0~12m的热轧卷,终轧温度860℃卷取温度钢卷,设计卷取温度580℃,采用前后段分段冷却:前段强冷,冷却速度15℃/S。
为了保证钢卷同卷的组织均匀,板坯经过七道粗轧后进行卷取掉头,即原来带钢头部为卷心,原带钢的尾部首先进入精轧第一道次进行六道连轧,这样轧制后钢卷的带状组织级别降低,同卷钢的性能波动性降低。
钢材性能检测:(1)钢材力学性能,钢材力学性能(横向)检测显示,屈服强度502~535MPa,抗拉强度608~645MPa,断后伸长率29~36%。钢材的低温冲击韧性值:-10℃冲击功210~240J;钢材组织和纯净度分析,钢材组织为铁素体和珠光体,其中的珠光体偏析带级别不大于1.2级,连铸板坯取样分析氧氮,钢中氮含量0.0029~0.0041wt%,钢中的全氧含量0.0009~0.0015wt%。
熔炼成品成分和板坯质量:采用本方法生产12炉,产品成分和板坯检测结果表1。生产214mm×1580mm×10500mm,板坯46块,熔炼成品成分见表1。板坯偏析抽检不大于1.5级(曼内斯曼标准)。全部热装轧制。
表1钢水熔炼成品和板坯低倍抽检结果
(2)轧后钢材力学性能
表2钢材性能
(3)钢材的组织和纯净度
12炉钢轧后钢材抽检,组织为铁素体+珠光体,晶粒度在11级至12.5级之间。由于转炉出钢使用了低熔点合成渣洗料,使Al2O3在出钢原位快速吸附去除,由于钢中的硫、氢含量达到了极低的水平,通过控制板坯的中心元素偏析,钢材的带状组织控制在1.2级以下。非金属夹杂物评级结果最大为:A类细不大于0.5级,B类细不大于0.5级,各类夹杂物最大程度不大于15μm,钢材满足纯净钢要求。采用本发明生产的热轧钢卷,钢材拉伸性能稳定(波动小),钢管合格率与原石油套管用钢J55相比大幅度提高,降级钢管率从大于2.5%降低到了3‰以下。钢材的抗硫化氢腐蚀能力提高,钢卷具有极高的耐腐蚀能力,给制管企业批量供货2.5万吨。
具体实施方式
一种高强度耐腐蚀管钢用热轧板卷的制备方法,在成分设计上,采用铜镍等元素对耐大气腐蚀有意义,但对在井下服役的套管等,主要是耐耐H2S、CO2、、Cl-等的腐蚀。因此,在成分设计上,在满足各项性能的同时,必须考虑钢管端头连接的套丝、攻丝,通过适当提高碳含量来保证钢材的易切削性。因此成分设计上C含量0.185~0205wt%;由于对硫化氢腐蚀影响最大的因素是板坯中心偏析导致的钢材的带状组织,带状组织中富集的非金属夹杂物将成为腐蚀后的裂纹源,解决钢材耐腐蚀性能的主要方法是提高钢材的纯净度,板坯中心偏析的控制,带钢组织的均匀性控制;1、成分设计:成分组成为C:0.18~0.21wt%,Si:0.10~0.20wt%,Mn:1.15~1.25wt%,P:≤0.015wt%,S:≤0.0025wt%,Nb:0.015~0.20wt%,Ti:0.015~0.25wt%,Al:0.015~0.035wt%,N:≤0.0045wt%,余量为杂质;2、材料制备的工艺:铁水脱硫预处理→顶底复吹转炉吹炼→LF精炼→RH真空处理→板坯连铸→板坯清理→板坯入炉再加热→控制轧制与冷却→卷取,钢卷成品检查及性能检测;3、实施方法:1)铁水条件:铁水温度大于1280℃,硫含量不大于0.06wt%,磷含量不大于0.14wt%;(1)采用KR法进行铁水脱硫预处理,铁水预处理后的铁水[S]含量小于0.003wt%,铁水预处理结束铁包加入聚渣剂,采用的铁水预处理聚渣剂成分:Al2O3含量12~18wt%、SiO2含量65~70wt%、MgO+CaO含量≤4wt%、Na2O+K2O含量6~10wt%,聚渣剂粒度0.5~3mm,粒度小于0.5mm和粒度大于3mm的不足5.0wt%;(2)转炉冶炼,采用容量为120吨的转炉进行冶炼,吹氧冶炼前在转炉内加入废钢25~30吨废钢,然后兑入脱硫铁水100±3吨,氧气流量控制在430~460Nm3/min,强度为0.4~0.6Nm3/t·min,在炉温低于1400℃以下快速脱磷,整个转炉冶炼吹氧时间控制在11-12min;底吹氩搅拌供气强度为0.06±1Nm3/t.min,转炉出钢温度为1650~1670℃,此时[C]含量为0.07~0.09wt%,[P]含量小于0.010wt%;[S]≤0.006wt%,转炉出钢时[N]含量小于0.0015wt%;(3)转炉出钢脱氧合金化及夹杂物的原位去除,转炉出钢开始1min后一次性加入300kg合成渣洗料和100kg活性石灰的混合物,同时加入150kg铝铁进行脱氧,加入碳锰球进行钢水增碳,碳锰球碳含量75%,渣洗料由高Al2O3材料和活性石灰组成,高Al2O3材料采用铝厂产生的熔铸铝灰:Al含量9wt%,Al2O3含量为55~60wt%,SiO2含量2.0~4.5wt%,Na2O含量不大于1.5wt%,MgO含量2.8wt%,CaO含量2.5~3.2wt%,FeO+MnO含量不大于1.5wt%;石灰的活性度320~330ml/4N-HCl以上,CaO含量在92wt%以上,比表面积要求1.1~1.2m2/g,熔铸铝灰与活性石灰粉按质量比为2:1的比例进行配比并充分混匀,在回转窑进行烧结,烧结温度控制在1300~1350℃,烧结完成的合成渣洗料为块状物,破碎为小粒度渣料,10~25mm占总量的90wt%以上,小于10mm不大于10wt%,合成渣料中的金属铝全部氧化为Al2O3,合成渣洗料与活性石灰按3:1混合后在转炉出钢过程中加入,加入总量为每炉钢400kg,这样由于氧化钙和铝脱氧产物不能充分熔合为低熔点渣的难题得到解决,由于该渣系具有高的脱硫能力和吸附夹杂能力,转炉出钢产生的氧化铝夹杂经钢包底吹氩搅拌上浮,被钢包顶渣吸附去除;(4)LF精炼,钢水初炼温度1565-1580℃,LF精炼初期加入120kg钢水促进剂:CaO含量25wt%,Al2O3含量22~25wt%,SiO2≤5wt%,MgO含量5~8wt%,CaCO3含量8wt%,Al含量28~32wt%,CaF2≤3wt%,烧碱≤8wt%,同时根据渣量配入适量的活性石灰粉剂,钢包内总渣量控制在每吨钢8~10kg,当钢水温度达到1595℃以上时,钢包底吹氩强搅拌脱硫,根据精炼初始硫含量搅拌时间控制在5~8min,钢水硫含量不大于0.002wt%,加入铌铁,通电补充提温,钢水温度大于1605~1610℃可运钢水至RH工序进行真空脱气处理;(5)RH处理,RH真空度小于1乇:133Pa以下的保持时间大于12分钟,真空处理结束,通过定氢仪检测钢水中的氢含量0.00007~0.0001wt%,然后加入钛铁后进行喂钙线对钢水进一步脱硫、脱氧和夹杂物变性处理,喂线速度控制3.5m/s,紧接着对钢包钢水底吹氩弱搅拌8min,钢水被渣层覆盖不能裸露与空气接触,保证熔炼成品钢水中的钙含量控制在0.0020~0.0035wt%,通过试验得出钢水中钙含量小于0.0020wt%弱化了钙对钢水的处理效果,但当钢水中钙含量大于0.0040wt%或者更高时,由于钙作为还原剂对钢包、中间包、水口的耐材冲刷,使钢水中出现高熔点的含MgO复合夹杂,RH处理终点精准控制温度的方法是根据RH初炼温度精准确定RH的处理时间,不同炉次的RH终点温度波动控制在4℃以内;(6)控制铸坯元素中心偏析的方法,根据板坯宽度确定拉速,板坯厚度220mm,1580mm宽度拉速设定为0.85m/min,一个连铸中包浇次12炉钢拉速不变;确定连铸中间包钢水温度控制在1530~1545之间℃,板坯连铸过程在铸坯凝固末端采用动态压下技术,压下量恒定为5mm,降低板坯的中心偏析,板坯检测中心偏析控制在1~1.5级;(7)板坯表面清理后轧制,板坯加热温度1170~1200℃,采用1750热连轧轧机轧制厚度为6.0~12m的热轧卷,终轧温度860℃卷取温度钢卷,设计卷取温度580℃,采用前后段分段冷却:前段强冷,冷却速度15℃/S;为了保证钢卷同卷的组织均匀,板坯经过七道粗轧后进行卷取掉头,即原来带钢头部为卷心,原带钢的尾部首先进入精轧第一道次进行六道连轧,这样轧制后钢卷的带状组织级别降低,同卷钢的性能波动性降低。
Claims (1)
1.一种高强度耐腐蚀管钢用热轧板卷的制备方法,其特征在于:1、成分设计:成分组成为C:0.18~0.21wt%,Si:0.10~0.20wt%,Mn:1.15~1.25wt%,P:≤0.015wt%,S:≤0.0025wt%,Nb:0.015~0.20,wt%,Ti:0.015~0.25wt%,Al:0.015~0.035wt%,N:≤0.0045wt%,余量为铁和不可避免的杂质;2、材料制备工艺:铁水脱硫预处理→顶底复吹转炉吹炼→LF精炼→RH真空处理→板坯连铸→板坯清理→板坯入炉再加热→控制轧制与冷却→卷取,钢卷成品检查及性能检测;3、实施方法:1)铁水条件:铁水温度大于1280℃,硫含量不大于0.06wt%,磷含量不大于0.14wt%;(1)采用KR法进行铁水脱硫预处理,铁水预处理后的铁水[S]含量小于0.003wt%,铁水预处理结束铁包加入聚渣剂,采用的铁水预处理聚渣剂成分:Al2O3含量12~18wt%、SiO2含量65~70wt%、MgO+CaO含量≤4wt%、Na2O+K2O含量6~10wt%,聚渣剂粒度0.5~3mm,粒度小于0.5mm和粒度大于3mm的不足5.0wt%;(2)转炉冶炼,采用容量为120吨的转炉进行冶炼,吹氧冶炼前在转炉内加入废钢25~30吨/炉,然后兑入脱硫铁水100±3吨,氧气流量控制在430~460Nm3/min,强度为0.4~0.6Nm3/t·min,在炉温低于1400℃以下快速脱磷,整个转炉冶炼吹氧时间控制在11~12min;底吹氩搅拌供气强度为0.06±1Nm3/t.min,转炉出钢温度为1650~1670℃,此时[C]含量为0.07~0.09wt%,[P]含量小于0.010wt%;[S]≤0.006wt%,转炉出钢时[N]含量小于0.0015wt%;(3)转炉出钢脱氧合金化及夹杂物的原位去除,转炉出钢开始1min后一次性加入300kg合成渣洗料和100kg活性石灰的混合物,同时加入150kg铝铁进行脱氧,加入碳锰球进行钢水增碳,碳锰球碳含量75wt%,渣洗料由高Al2O3材料和活性石灰组成,高Al2O3材料采用铝厂产生的熔铸铝灰:Al含量9wt%,Al2O3含量为55~60wt%,SiO2含量2.0~4.5wt%,Na2O含量不大于1.5wt%,MgO含量2.8wt%,CaO含量2.5~3.2wt%,FeO+MnO含量不大于1.5wt%;石灰的活性度320~330ml/4N-HCl以上,CaO含量在92wt%%以上,比表面积要求1.1~1.2m2/g,熔铸铝灰与活性石灰粉按质量比为2:1的比例进行配比并充分混匀,在回转窑进行烧结,烧结温度控制在1300~1350℃,烧结完成的合成渣洗料为块状物,破碎为小粒度渣料,10~25mm占总量的90wt%以上,小于10mm不大于10wt%,合成渣料中的金属铝全部氧化为Al2O3,合成渣洗料与活性石灰按3:1混合后在转炉出钢过程中加入,加入总量为每炉钢400kg,这样由于氧化钙和铝脱氧产物不能充分熔合为低熔点渣的难题得到解决,由于该渣系具有高的脱硫能力和吸附夹杂能力,转炉出钢产生的氧化铝夹杂经钢包底吹氩搅拌上浮,被钢包顶渣吸附去除;(4)LF精炼,钢水初炼温度1565-1580℃,LF精炼初期加入120kg钢水促进剂:CaO含量25wt%,Al2O3含量22~25wt%,SiO2≤5wt%,MgO含量5~8wt%,CaCO3含量8wt%,Al含量28~32wt%,CaF2≤3wt%,烧碱≤8wt%,同时根据渣量配入适量的活性石灰粉剂,钢包内总渣量控制在每吨钢8~10kg,当钢水温度达到1595℃以上时,钢包底吹氩强搅拌脱硫,根据精炼初始硫含量搅拌时间控制在5~8min,钢水硫含量不大于0.002wt%,加入铌铁,通电补充提温,钢水温度大于1605~1610℃可运钢水至RH工序进行真空脱气处理;(5)RH处理,RH真空度小于1乇:133Pa以下的保持时间大于12分钟,真空处理结束,通过定氢仪检测钢水中的氢含量,含量为0.00007~0.0001wt%,然后加入钛铁后进行喂钙线对钢水进一步脱硫、脱氧和夹杂物变性处理,喂线速度控制3.5m/s,紧接着对钢包钢水底吹氩弱搅拌8min,钢水被渣层覆盖不能裸露与空气接触,保证熔炼成品钢水中的钙含量控制在0.0020~0.0035wt%,通过试验得出钢水中钙含量小于0.0020wt%弱化了钙对钢水的处理效果,但当钢水中钙含量大于0.0040wt%或者更高时,由于钙作为还原剂对钢包、中间包、水口的耐材冲刷,使钢水中出现高熔点的含MgO复合夹杂,RH处理终点精准控制温度的方法是根据RH初炼温度精准确定RH的处理时间,不同炉次的RH终点温度波动控制在4℃以内;(6)控制铸坯元素中心偏析的方法,根据板坯宽度确定拉速,板坯厚度220mm,1580mm宽度拉速设定为0.85m/min,一个连铸中包浇次12炉钢拉速不变;确定连铸中间包钢水温度控制在1530~1545之间℃,板坯连铸过程在铸坯凝固末端采用动态压下技术,压下量恒定为5mm,降低板坯的中心偏析,板坯检测中心偏析控制在1~1.5级;(7)板坯表面清理后轧制,板坯加热温度1170~1200℃,采用1750热连轧轧机轧制厚度为6.0~12m的热轧卷,终轧温度860℃卷取温度钢卷,设计卷取温度580℃,采用前后段分段冷却:前段强冷,冷却速度15℃/S。
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