本發(fā)明屬于冶金領(lǐng)域，涉及一種控制管線鋼大型夾雜物的生產(chǎn)工藝。

背景技術(shù)：

隨著世界經(jīng)濟(jì)能源需求的不斷增加，對(duì)石油、天然氣的管道輸送依賴越來(lái)越大，輸送管道的服役環(huán)境要求越來(lái)越苛刻，要求具備耐高壓、大口徑、深海、抗震耐酸性能，因此對(duì)管道母材性能的要求越來(lái)越嚴(yán)格，具有較高潔凈度、較好低溫韌性的鋼板才能占據(jù)市場(chǎng)，在這種需求背景下，同高校一起合作攻關(guān)了純凈鋼冶煉課題，通過(guò)對(duì)夾雜物產(chǎn)生機(jī)理進(jìn)行系統(tǒng)分析，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際情況，制定了一種控制管線鋼大型夾雜物的生產(chǎn)工藝，提高了鋼水的純凈度，滿足了客戶要求。

管線鋼要求低碳、低磷、低硫，主要采用鋁、石灰為主要原料，因此，會(huì)產(chǎn)生大量的CaO、Al₂O₃系列夾雜物，通過(guò)熱力學(xué)進(jìn)行分析：

[Ca]+1/3(Al₂O₃)→(CaO)+2/3[Al]

ΔG₀＝-356297.7+71.8T

[Ca]+[O]→(CaO)

ΔG₀＝-645421+146T

[Ca]+[S]→(CaS)

ΔG₀＝-530900+116.2T

(CaO)+[S]→(CaS)+[O]

ΔG₀＝114521-29.8T

當(dāng)RH真空結(jié)束后進(jìn)行鈣處理，按熱力學(xué)分析可知，鋼液中Ca先與夾雜物Al₂O₃以及鋼中的O、S反應(yīng)，生成CaO及CaS，并與剩余的Al₂O₃結(jié)合形成CaO-Al₂O₃-CaS，然后夾雜物中CaO與鋼中S發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致夾雜物中CaO含量降低。由于在低的T.O含量下，CaO與S反應(yīng)程度大，因此，通過(guò)降低鋼水T.O含量，使夾雜物中CaO與S發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致夾雜物中CaO含量降低，最終就會(huì)形成CaS-Al₂O₃。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種控制管線鋼大型夾雜物的生產(chǎn)工藝，從產(chǎn)品成份設(shè)計(jì)、脫硫、轉(zhuǎn)爐脫氧、LF弱脫硫工藝、RH真空后定量鈣處理、CCM低溫澆注技術(shù)相互配合，從而確保了管線鋼鋼水純凈度的有效改善。

本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種控制管線鋼大型夾雜物的生產(chǎn)工藝，其特征在于該方法具體步驟如下：

1)管線鋼，根據(jù)夾雜物控制形成機(jī)理對(duì)管線鋼成份進(jìn)行了合理的設(shè)計(jì)，采用了一種低氧高硫的成份設(shè)計(jì)；其成份按重量百分比為C 0.04～0.07％，Si0.10～0.35％，Mn 1.30～1.70％，P≤0.015％，S≤0.0050％，Nb 0.010～0.070％，Ti 0.006～0.020％，Ni≤0.30％，Cr≤0.30％，Cu≤0.30％，Al 0.015～0.050％，余量為Fe和雜質(zhì)；

2)鐵水預(yù)處理，脫硫站采用液態(tài)氧化鈣與鎂粉混合噴吹的方式進(jìn)行脫硫，脫硫結(jié)束后進(jìn)行深扒渣處理，脫硫站脫硫標(biāo)準(zhǔn)≤0.005％，轉(zhuǎn)爐使用自產(chǎn)廢鋼，確保轉(zhuǎn)爐出鋼硫達(dá)到≤0.010％，轉(zhuǎn)爐出鋼加鋁塊進(jìn)行強(qiáng)脫氧，加入量35Kg/100ppm，為L(zhǎng)F脫硫做好準(zhǔn)備；

3)LF擔(dān)負(fù)脫硫及合金化任務(wù)，管線鋼成品硫設(shè)定上限≤0.005％，一方面防止硫化錳夾雜的產(chǎn)生，另一方面防止RH真空后回硫?qū)е鲁善烦煞殖瑑?nèi)控，其目的是弱化LF鋼渣界面的反應(yīng)，同時(shí)為高硫低氧的鋼水環(huán)境做準(zhǔn)備；

4)RH真空處理，真空度小于3MPa，純真空時(shí)間不低于15分鐘，低真空度延長(zhǎng)真空時(shí)間可以最大限度的減少鋼水中的氣體含量，提高鋼水的潔凈度，RH真空結(jié)束后進(jìn)行120米無(wú)縫純鈣線進(jìn)行鈣處理，此時(shí)的鋼水環(huán)境處于高硫低氧的環(huán)境，有利于形成CaS-Al₂O₃類型的固態(tài)夾雜物，鈣處理后進(jìn)行15分鐘的靜攪，保證了鋼水中的夾雜物能夠充分上浮；

5)CCM澆注過(guò)程中采用低過(guò)熱度、電磁攪拌技術(shù)，確保低倍評(píng)級(jí)達(dá)到冶標(biāo)C1.0以內(nèi)，減少中心偏析，防止MnS夾雜的發(fā)生。

步驟3)中，管線鋼成品硫控制在0.002～0.004％。步驟2)中，轉(zhuǎn)爐出鋼時(shí)采用強(qiáng)脫氧工藝，保證轉(zhuǎn)爐出鋼后硫含量≤0.010％，減輕LF脫硫壓力。

管線鋼主要用于石油、天然氣等輸送管道，產(chǎn)品性能應(yīng)滿足極寒地帶、高壓輸送，高強(qiáng)度超低溫沖擊韌性，長(zhǎng)距離輸送還必須具有良好的焊接性能。一旦管線鋼板母材存在大量的大尺寸夾雜物，會(huì)導(dǎo)致超聲波探傷不合格，并成為氫致裂紋源，最終降低了鋼板力學(xué)性能。

通過(guò)對(duì)含有不同類型夾雜物(CaO-CaS,CaS-Al₂O₃,CaO-Al₂O₃)的管線鋼進(jìn)行夾雜物檢測(cè)，得出大尺寸夾雜物成分主要以鈣鋁酸鹽為主，此類夾雜物中高熔點(diǎn)CaO-CaS或CaS-Al₂O₃夾雜物要比低熔點(diǎn)鈣鋁酸鹽夾雜物更容易上浮，同時(shí)，將夾雜物控制為高熔點(diǎn)且不易變形的CaS-Al₂O₃夾雜物，可以有效降低鑄坯中大尺寸夾雜物成分。通過(guò)實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)實(shí)驗(yàn)研究，得出CaS-Al₂O₃夾雜物是在高硫(≥13ppm)和低T.O含量(≤11ppm)下形成，因此，在管線鋼生產(chǎn)中，一方面適當(dāng)提高鋼水硫含量，同時(shí)，RH處理中提高夾雜物去除效率，保證RH處理后鋼水T.O含量在11ppm以內(nèi)。當(dāng)鋼水硫含量和T,O穩(wěn)定控制后，Ca處理后即可將夾雜物控制為CaS-Al₂O₃夾雜物。

本發(fā)明通過(guò)工藝改進(jìn)，提高了產(chǎn)品的低溫韌性，減少了大尺寸夾雜物的對(duì)鋼板性能的危害，提高了制管后的焊接性能，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

本發(fā)明采用一種創(chuàng)新的生產(chǎn)方式達(dá)到提高鋼水純凈度的目的，從產(chǎn)品成份設(shè)計(jì)、脫硫、轉(zhuǎn)爐脫氧、LF弱脫硫工藝、RH真空后定量鈣處理、CCM低溫澆注技術(shù)相互配合，從而確保了管線鋼鋼水純凈度的有效改善。

本發(fā)明同時(shí)適用于其它低碳合金鋼的純凈鋼生產(chǎn)。

具體實(shí)施方式

一種控制管線鋼大型夾雜物的生產(chǎn)工藝，其成份按重量百分比為C 0.04～0.07％，Si 0.10～0.35％，Mn 1.30～1.70％，P≤0.015％，S≤0.0050％，Nb 0.010～0.070％，Ti 0.006～0.020％，Ni≤0.30％，Cr≤0.30％，Cu≤0.30％，Al 0.015～0.050％，余量為Fe和雜質(zhì)；具體步驟如下：

通過(guò)對(duì)夾雜物形成機(jī)理進(jìn)行了系統(tǒng)分析，產(chǎn)品設(shè)計(jì)采用了高硫低氧設(shè)計(jì)，利于形成CaS-Al₂O₃類型的固態(tài)夾雜物。

鐵水預(yù)處理采用液態(tài)石灰與鎂粉進(jìn)行混合脫硫，通過(guò)深扒渣確保入爐鐵水硫≤0.005％，轉(zhuǎn)爐使用自產(chǎn)廢鋼，減少轉(zhuǎn)爐冶煉過(guò)程增硫量，轉(zhuǎn)爐出鋼時(shí)采用強(qiáng)脫氧工藝，按100ppm氧加入35Kg純鋁塊進(jìn)行強(qiáng)脫氧，保證轉(zhuǎn)爐出鋼后硫含量≤0.010％，減輕LF脫硫壓力。

LF主要作用升溫、脫硫、合金化，由于脫硫壓力的減少，大大弱化了渣鋼間的反應(yīng)，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的影響下，LF出鋼硫穩(wěn)定在0.002～0.004％之間，為生成CaS-Al₂O₃類型的固態(tài)夾雜物提供前提條件。

RH采用高真空度、延長(zhǎng)真空處理時(shí)間，可以有效去除了鋼水中N、H、O有害氣體，真空結(jié)束后進(jìn)行定量120米無(wú)縫純鈣線鈣處理，鈣處理結(jié)束后進(jìn)行15分鐘靜攪，保證夾雜物充分上浮，提高鋼水純凈度。

CCM澆鑄過(guò)程采用10～20度的低過(guò)熱度澆注，同時(shí)使用電磁攪拌工藝，保證鑄坯芯部質(zhì)量，抑制硫化錳夾雜的產(chǎn)生。

實(shí)施例

一種控制管線鋼大型夾雜物的生產(chǎn)工藝，通過(guò)合理的成份設(shè)計(jì)、鐵水預(yù)處理深脫硫、LF脫硫工藝、RH高真空脫氣、定量鈣處理工藝、CCM低溫澆注技術(shù)，提高鋼水純凈度，改善鑄坯內(nèi)部質(zhì)量，提高了經(jīng)濟(jì)效益。

本實(shí)施例選擇X60、X70、X80鋼種,其化學(xué)成分見(jiàn)表1、表2、表3，整個(gè)冶煉過(guò)程控制如下：

表1X60化學(xué)成份(％)

表2X70化學(xué)成份(％)

表3X80化學(xué)成份(％)

生產(chǎn)過(guò)程及夾雜物檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表4、表5、表6。

表4夾雜物檢查結(jié)果

表5夾雜物檢查結(jié)果

表6夾雜物檢查結(jié)果

本發(fā)明通過(guò)工藝改進(jìn)，提高了產(chǎn)品的低溫韌性，減少了大尺寸夾雜物的對(duì)鋼板性能的危害，提高了制管后的焊接性能，本發(fā)明同時(shí)適用于其它低碳合金鋼的純凈鋼生產(chǎn)。