管线钢关键技术.ppt

冶金工程研究院 高级别管线钢关键冶炼技术 刘建华 北京科技大学冶金工程研究院 高级别管线钢关键冶炼技术 要求具有较高的强度，还需具有良好的强韧性、抗疲劳性能、低温韧性、焊接性能、较强的抗氢致裂纹和抗H2S腐蚀能力。 高级别管线钢关键冶炼技术 对冶炼工艺技术具有较苛刻的要求，技术难点主要集中于： 1）杂质元素含量控制; 2）夹杂物控制; 3）窄成分控制; 4）铸坯质量控制。 1. 杂质元素控制 高纯净度是高级别管线钢最基本的特征。 1.1硫控制 硫对高级别管线钢韧性、抗氢致裂纹和抗H2S腐蚀能力有显著影响。 X70以上级别的管线钢均对钢中硫严格控制，一般要求小于30ppm，部分钢厂小于20ppm。 对抗氢致裂纹和抗H2S腐蚀能力等有特殊要求的管线钢甚至要求小于10ppm。 1. 杂质元素控制 合理硫含量的控制 管线钢中硫的控制应该根据管线的用途和客户的要求控制，生产中不应盲目追求超低硫控制。 钢中硫含量小于30ppm后，进一步降低硫含量生产成本和精炼时间显著上升，同时过分追求超低硫还会导致钢中氮含量、甚至是氧含量的上升。 1. 杂质元素控制 管线钢硫的控制关键主要在铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼三个环节。 铁水预处理 一般可降至10-50ppm，能满足高级别管线钢的要求。 关键是脱硫后必须彻底扒渣。 1. 杂质元素控制 转炉脱硫 高级别管线钢转炉冶炼是增硫过程，关键是控制增硫量。 硫的增量主要与转炉用原料有关。 管线钢冶炼时需采用优质废钢和低硫造渣料；石灰质量对转炉冶炼控硫的效果影响非常大，有的钢厂规定采用24小时内生产的石灰，以保证其活性。 1. 杂质元素控制 LF精炼是管线钢生产的必备精炼工序。 LF精炼渣控制 许多研究进行了精炼渣优化研究，结论基本类似，即采用高碱度、低氧化性精炼渣，一般控制二元碱度R处于5~8，光学碱度处于0.82左右，FeO含量小于1.5%。 1. 杂质元素控制 1873K时CaO-SiO2-Al2O3-MgO(10%)渣系的等硫容量图 1. 杂质元素控制 LF深脱硫需对脱硫动力学进行深入研究，除了精炼渣的硫容量外，渣的流动性也应是精炼渣优化的重点研究内容。 曼内斯曼指数MI（R/Al2O3），是目前用于评价渣的流动性和吸附Al2O3夹杂物的能力及脱硫能力的一个可行参数。 1. 杂质元素控制 表1 A钢厂X80管线钢LF精炼渣组成及精炼效果 1. 杂质元素控制 LF温度控制 另一个关键。 高温有利于脱硫。 应充分利用LF精炼后期高温进行脱硫，采用大气量搅拌钢液，促进钢渣的混合，促进脱硫动力学。 1. 杂质元素控制 脱硫任务的分配 LF脱硫能力比较强，冶炼高级别管线钢时脱硫率可达到70~90%。 钢厂可结合各自LF精炼的特点合理分配转炉控硫和LF脱硫的负担。 如LF精炼脱硫率能达到80%，则转炉出钢时只需控制钢水中硫含量小于100ppm即可；如LF脱硫能力较低，则须较强转炉冶炼终点硫含量控制；反之可适当调宽转炉冶炼过程硫控制要求。 1. 杂质元素控制 X70管线钢冶炼中硫含量变化 1. 杂质元素控制 扒渣 少数钢厂在高级别管线钢LF精炼前采用扒渣重新造渣的工艺技术。 虽然扒渣损失了一部分时间和温度，但将转炉出钢下渣导致的硫、磷和氧化铁含量高的渣排除，重新造渣具有快速造渣、快速脱硫、抑制钢液回磷等冶金效果。 1. 杂质元素控制 VD脱硫 VD精炼阶段还可以进一步深脱硫。 但由于VD精炼渣是以LF精炼渣为主进行了适当调整，渣组成改变不大；且由于LF较长时间精炼，渣钢间脱硫反应接近平衡，脱硫能力有限。 对低硫管线钢，VD精炼阶段可降低钢中硫含量10ppm左右。因此管线钢冶炼时可结合VD精炼的脱硫能力，合理安排转炉、LF精炼、VD精炼各工序控硫或脱硫负担。 1. 杂质元素控制 RH脱硫 部分钢厂在进行RH深脱硫研究并取得一定进展； 不仅可为超低硫高级别管线钢提供新冶炼工艺方案，也可为减轻高级别管线钢生产中LF脱硫负担提供新的解决方案。 1. 杂质元素控制 1.2 磷的控制 易偏析元素，显著增加钢的淬硬性，降低钢的低温冲击韧性，提高钢的脆性转变温度，恶化管线钢的焊接性能。 X70及其以上级别管线钢均希望将磷含量控制在100ppm以内。 1. 杂质元素控制 国内管线钢生产中铁水预处理阶段基本没有脱磷功能； 脱磷基本在转炉生产工序完成。 高碱度、高氧化性渣及低冶炼温度有利于脱磷，转炉脱磷的关键技术之一是在转炉前期脱磷。 前期采用顶吹低氧流量、高枪位、底吹高流量搅拌的复合吹炼技术、后期控制转炉终点出钢温度的技术可以将转炉终