發布時間：2020-03-30所屬分類：科技論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要通過對某鋼廠運用電爐一精煉一連鑄模式生產高級別管線鋼的工藝進行了研究分析，從電爐冶煉、爐外精煉和保護澆注等方面人手，對影響管線鋼中夾雜物含量的環節進行控制，工藝優化后，夾雜物得到了有效控制，管線鋼夾雜物超標問題得到了解決。 關鍵詞管線鋼
摘要通過對某鋼廠運用電爐一精煉一連鑄模式生產高級別管線鋼的工藝進行了研究分析，從電爐冶煉、爐外精煉和保護澆注等方面人手，對影響管線鋼中夾雜物含量的環節進行控制，工藝優化后，夾雜物得到了有效控制，管線鋼夾雜物超標問題得到了解決。
關鍵詞管線鋼夾雜物控制研究
0前言
隨著石油和天然氣工業的快速發展，大口徑、厚壁和高強韌性管線鋼的需求日益增加，對管線管的可靠性要求越來越高，不僅要求具有高強度、高低溫止裂韌性及良好的焊接性，對特殊地區的管線鋼還要求有抗H：S腐蝕能力和抗大應變能力。在特殊環境中，導致管線鋼失效的主要質量問題是氫致開裂(HIC)和硫化物應力腐蝕開裂(SSCC)。提高管線鋼抗HIC和抗SSCC能力，必須減少鋼中夾雜物含量，控制好夾雜物形態，尤其是A1：O和MnS夾雜物的控制。
期刊推薦：《山東工業技術》(半月刊)雜志是由山東省經濟和信息化委員會主管，山東省經濟和信息化委員會新技術推廣站主辦的半月刊出版物。出版方向和定位：立足工業技術領域，服務工業企業;秉承突出專業、體現精典;前瞻、前沿、高度、深度;理論性，創新性，實用性
1管線鋼生產技術條件
1.1化學成分及非金屬夾雜物
X70管線鋼化學成分見表1。非金屬夾雜物A類、B類、C類、D類均≤2.0。
2鋼中夾雜物含量的影響因素分析
2.1電爐終點[O]含量及出鋼是否見渣的影響
電爐終點氧含量高，將造成后部精煉工序脫氧任務加重，脫氧劑使用量增加，脫氧產物相對增加，夾雜物的去除難度增大。出鋼見渣，渣中含有大量FeO、MnO等氧化物，渣中氧含量高，精煉工序要想把鋼液中氧有效去除，首先要降低渣中氧含量，同樣會造成脫氧劑用量增加，夾雜物的去除難度增大。
2.2精煉渣系的影響
無論采用何種精煉方法(如RH、LF、VD)，合理的精煉渣系結構組成(渣中CaO、SiO、AI：0。含量適當)是獲得潔凈鋼水的基礎。高堿度、低熔點、低FeO、富CaO鈣鋁酸鹽的精煉渣能有效吸收大顆粒夾雜物，降低總氧量。
2.3精煉吹氬制度的影響
脫氧技術的本質是脫氧生成物從鋼水中分離。而夾雜物的去除僅靠自身的上浮速度在有效的冶金時間內很難完成，因此控制合適的吹Ar強度促進夾雜物上浮是現代冶金工藝去除夾雜物的重要手段。研究表明，過程吹Ar強度過大，不僅不利于夾雜物的排出，且會造成鋼液二次氧化加重、鋼液卷渣及耐材的脫落污染鋼液，鋼液夾雜物含量過高;吹Ar強度過小，達不到攪拌促進夾雜物快速上浮的目的。
2.4對鋼液進行Ca處理能有效改變鋼中A1，0夾雜物的形態，有利于夾雜物的去除。
3X70管線鋼中夾雜物的控制
管線鋼中A類硫化物、C類硅酸鹽及D類球狀氧化物夾雜能夠控制在技術條件要求范圍內，B類A1：0，夾雜的控制是鋼中夾雜物是否超標的限制環節，管線鋼中B類A1：0夾雜控制成為問題的關鍵。
3.1控制電爐終點[P]、[0]含量
優化電爐配料，使用鐵水、生鐵及I組料等優質爐料，從源頭減少夾雜物，將配碳量提高到1.2%～1.5%之間，利用C一0反應產生CO對熔池的攪拌作用，有效去除鋼中的[P]、初級夾雜物和氣體，合理供氧，保證出鋼溫度>1600oc，并采用偏心底出鋼技術，避免見渣出鋼，將大包氧控制在(400～700)×10范圍內。當出鋼見渣時，及時扒除鋼包內的氧化渣。
3.2真空碳脫氧
由于電爐終點氧較難控制，同時X70鋼碳含量較低([c]≤0.07%)，電爐出鋼時碳基本被氧化完畢([c]≤0.01%)，所以為了降低鋼中氧含量，利用一定溫度及高真空條件下碳氧親和力強及反應產物不污染鋼液的特點，在LF精煉前進行真空碳脫氧處理，降低鋼中自然氧含量，結合碳氧反應理論及生產經驗，在VD前利用定氧儀定氧并增碳，進行8～12min的真空處理，將一次真空后氧值控制在100×10左右，減輕后部工序脫氧負擔。
3.3精煉渣系的選擇及控制
對LF及VD渣系構成按2種方案進行試驗。方案1：造CaO—SiO2一AI203渣系，一次VD結束按1～1.5kg/t喂人鋁線，喂鋁時進行大吹Ar攪拌，人LF爐加1.5～2kg/t硅鐵進行復合沉淀脫氧，分別用CaF調渣、部分硅鐵粉和鋁粒擴散脫氧，總渣量控制在2.5t左右，VD采取扒渣留渣操作。
方案2：造CaO—A10渣系，一次VD結束按2～3kg/t喂人鋁線，喂鋁時進行大吹Ar攪拌，一是促進A1—0反應及A10，夾雜物的上浮去除，二是通過喂大量的鋁線使其氧化上浮人渣中提高渣中A10含量，LF爐用精煉還原劑調渣，精煉過程用0.5～0.8kg/t的鋁粒進行擴散脫氧，總渣量控制在2.5t左右，VD采取扒渣留渣操作。
以上方案分別進行了4爐試驗，各渣系渣子成分和鋼中夾雜評定結果分別見表2和表3，表內所列數據均為4爐次的均值。
從表3、表4可以看出：CaO—A10，渣系比CaO—SiO：一A1203渣系對A103夾雜的吸附能力強，用鋁脫氧的方案更利于夾雜物的上浮。3.4吹Ar制度的控制
生產實踐表明，在鋼包吹Ar系統良好的情況下，精煉過程采用前大后小的吹Ar工藝有利于夾雜物的排出，具體操作是LF的前期進行大吹氬，流量在600NL/min左右，在鋼中[S]≤O.005%的情況下，進行軟吹氬，以鋼渣面波動不露鋼水為宜，流量為50—100NL/min;VD爐真空保持前盡可能大吹氬，保持后流量控制在200NL/min，真空破壞前8rain流量控制在30NIMmin，真空破壞后軟吹氬5～10min，流量控制在30NIMmin以內，以鋼渣面波動不露鋼水為宜。具體控制情況見圖1。
在LF過程進行大吹氬，與用大量鋁進行脫氧是相關聯的，其產物為A1O。A1O熔點高達2050℃，在煉鋼溫度下是細小的固體顆粒，按照低熔點理論，A1O從鋼液中排除是非常困難的。但實際上，鋁脫氧產物的上浮速度是相當快的。這一方面得益于A1：O，與鋼液界面間的張力較大，鋼液與夾雜物間的界面張力愈大，鋼液對夾雜物的潤濕性愈差，夾雜物自發聚合的趨勢也愈大，上浮去除的機率自然也高;另一方面是受LF過程大吹氬的影響。資料顯示，大吹氬不但能提高小顆粒夾雜物碰撞聚合的機會，更重要的是小顆粒夾雜物可以和上浮中的氣泡碰撞，而被吸附和帶出熔池。
3.5Ca處理工藝
VD處理結束時，鋼液[s]≤0.004%，溶解[O]≤2×10～，此時適合對鋼液進行Ca處理，促使未上浮的AI：O夾雜物變性，轉變為球狀鋁酸鹽，從而從鋼液中進一步排除，即使有極少量球狀鋁酸鈣未充分去除干凈，在軋制后的固態鋼中仍然保持液態鋼時的球狀形態，這種夾雜的危害比簇狀A1O，夾雜的危害小得多。實踐證明，在鋼中[S]≤0.005%，溶解[O]≤3×10時，噸鋼加入0.3～0.5kg的Ca能達到對AIO進行變性處理的目的。
3.6連鑄采取不吹Ar開澆，長水口、侵人式水口與座磚間實施氬封保護澆注，防止鋼液二次氧化;中間包選用碳化稻殼和堿性履蓋劑，有效吸附鋼包內未能及時上浮的微型夾雜物。
3.7從控制精煉總時間、鋼包狀況、中包材質等方面人手，減少外來夾雜物，提高鋼液純凈度。實踐表明，精煉總周期在170～210min，選擇堿性高強度包襯，能夠有效控制外來夾雜物含量。
3.8效果
按以上工藝進行操作，生產了30爐X70管線鋼，A類和c類夾雜物級別均為0，D’類夾雜物級別為0.5，B類夾雜控制情況見表4。
4結論
電爐冶煉高級別管線鋼，要嚴格配料制度，重點控制好終點[P]和[O]含量，禁止出鋼見渣，保證后部冶煉工藝要求;LF精煉前引入VD碳脫氧工藝，可以彌補電爐終點[O]含量高的不足;含3O%～40%A12O3和50%左右CaO的CaO—A1O渣系比CaO—SiO2一A12O3渣系對A1：O3夾雜物的吸附能力強，單獨用鋁脫氧工藝更有利于夾雜物的上浮去除;在鋼中[s]≤0.005%，溶解[O]≤3×10一，噸鋼加人0.3～0.5kg的ca能達到對A1O。進行變性處理的目的;采取合理的吹氬制度、精煉時間及保護澆注工藝，有利于夾雜物的上浮去除，提高鋼液純凈度。
SCISSCIAHCI
