專利名稱：一種超純凈管線鋼的冶煉工藝的制作方法
技術領域：
本發明屬于冶金領域，涉及一種冶煉工藝，具體地說是一種超純凈管線鋼的冶煉工藝。
背景技術：
管線鋼板中的抗酸腐蝕管線鋼是石油、天然氣用鋼中生產難度最大的一類鋼，由于其對鋼水的純凈度、鑄坯的偏析控制、控軋控冷及最終組織結構和狀態的要求很高，因而對生產線硬件裝備水平和整個冶金工藝流程的控制都有十分嚴格的要求。對于抗酸腐蝕管線鋼，主要檢驗指標是鋼板及鋼管抗HIC和SSCC性能，而實際冶煉生產中，主要是通過控制鋼水成分及純凈度要求來保證鋼的抗氫致開裂性能，一般要求鋼的成分偏析小，其中 C^O. 04%,在保證強度及腐蝕性能情況下，合金元素盡量低；P、S、0、N、H等有害元素盡量低。為保證管線鋼較好的抗HIC性能要求，在冶煉工藝上必須保證鋼水的低碳成分和高純凈度，盡可能降低夾雜物總量并進行變性處理。采用RH真空精煉和LF鋼包精煉聯合處理工藝，可以很好的滿足高級別鋼線鋼對鋼水質量的要求，目前寶鋼、鞍鋼、武鋼、沙鋼等國內鋼廠管線鋼生產主要采用的生產工藝為鐵水預處理一轉爐一LF精煉一RH真空處理及鈣處理一澆注。但從轉爐出鋼到澆注過程由于合金、覆蓋劑、保護渣等含碳材料的使用和耐材侵蝕，不可避免會引起鋼水增碳，一般成品碳在0. 04% 0. 08%之間，抗HIC管線鋼要求成品04%的要求，僅靠轉爐脫碳和控制后道工序增碳無法批量穩定生產，另外在轉爐爐況維護、鋼鐵料消耗方面也存在一定的不足。為了消除LF-RH工藝生產管線鋼的不足，開發了鐵水預處理-轉爐-RH-LF-連鑄生產工藝，使用了 RH脫碳功能，在該工藝中，碳含量得到了有效控制。檢索發現，專利申請號為200810020314. 2、名稱為“轉爐-RH-LF-連鑄生產管線鋼的工藝”，此發明利用RH留氧自然脫碳，可減輕轉爐脫碳負擔，降低鋼水氧化性，更好的滿足X70、X80等管線鋼對低碳和高純凈度質量要求，轉爐-RH-LF-連鑄新工藝生產的管線鋼，碳可以按目標成分要求穩定控制在 0. 035-0. 050%, N ( 0. 0060%, H ^ 0. 0003%, P ( 0. 013%, S ( 0. 002%，夾雜物粗系和細系均< 1.5級。但LF精煉處理結束后鋼水直接吊至連鑄進行生產，為保證脫硫效率及終點硫含量要求，LF精煉過程中需加入大量石灰等原輔料進行造渣脫硫，由于石灰等原輔料無干燥保障措施，石灰等原輔料中水分含量波動較大，鋼水容易吸收水分，導致鋼水增氫而最終鋼水氫含量超出標準要求。生產實踐表明，采用轉爐-RH-LF-連鑄生產工藝， 鋼水氫含量難以完全達到< 1. 5ppm的要求，部分冶煉爐次鋼水氫含量出現大于3. Oppm的現象，最終導致鋼的抗HIC性能不夠理想。

發明內容
本發明的目的是提供一種超純凈管線鋼的冶煉工藝，該工藝采用轉爐-RH-LF-RH-連鑄來生產超純凈管線鋼，能降低鋼的成分偏析，提高鋼的純凈度，得到超純凈管線鋼。本發明的目的是通過以下技術方案來實現的
一種超純凈管線鋼的冶煉工藝，其特征在于該工藝采用轉爐過程和終點控制、留氧出鋼工藝、RH脫碳工藝、RH脫氧合金化工藝、LF脫硫工藝和RH脫氣工藝生產超純凈管線鋼， 在降低鋼水成分偏析的同時提高鋼的純凈度，其中，碳控制在<0.04%，[P] <0.010%、 [S]彡 0. 001%, [H]彡 0. 00015%, [N]彡 0. 0060%,
彡 0. 0020%。轉爐過程和終點控制中，轉爐雙渣操作，前期加入50-60%的渣料，倒完一次渣后重新加入渣料進行造渣，保證鋼水深脫磷，鋼水終點控制[C] 0.03-0. 05 %、[P] 彡 0. 010%, [S]彡 0. 010%,
彡 1200ppm、T 彡 1680°C ；
留氧出鋼工藝中，轉爐出鋼碳為0. 03-0. 05%，出鋼過程加入低碳錳鐵、精煉渣、石灰和鋁控制鋼水含氧量，進行留氧出鋼；
RH脫碳工藝中，在不吹氧的條件下抽真空進行自然脫碳；脫碳目標[C] ^ 0.015%。RH脫氧合金化工藝中，加入鋁丸脫除鋼水中多余的氧，然后用低碳錳鐵、硅鐵和合金對鋼水進行合金化；
LF脫硫工藝中，LF爐渣采用CaO-Al2O3-SW2三元渣系，鋼水到LF爐后，向渣面撒入鋁粒造還原渣，迅速降低渣中MnO+FeO含量，同時在保證爐內微正壓的前提下，提高鋼包底吹氬流量到300-600NL/min之間，完成深脫硫、升溫和成分微調，提高脫硫效率，LF終點硫 [S]彡 0. 001%。RH脫氣工藝中，真空度彡5. Ombar、保持時間彡15min，鋼水終點[H]彡0. 00015%, 水喂入200-250米純鈣線，靜攪12分鐘以上。
為保證鋼的抗HIC性能，冶煉工序上主要就是降低鋼的成分偏析，提高鋼的純凈度。一方面，降低鋼的成分偏析，必須降低C、Mn等易偏析元素的含量及配合適當的連鑄工藝，其中C含量一般小于0. 04%,為保證鋼水C含量的穩定控制，必須使用RH脫碳功能。另一方面，提高鋼的純凈度，可以通過降低鋼的P、S、0、N、H等雜質的含量來實現，而采用RH-LF鋼水精煉工藝，鋼水在LF至連鑄生產之間未能真空脫氣處理，容易導致鋼水氫、氮含量超出標準要求，在連鑄生產前應進行真空脫氣處理。為同時保證鋼水超低碳及超高純凈度，本發明采用轉爐-RH-LF-RH-連鑄工藝進行生產，較轉爐-LF-RH-連鑄生產工藝，減輕了轉爐脫碳的壓力，消除了超低碳控制、鋼鐵料消耗高等方面的不足，能夠實現鋼水[C]穩定在0. 04%以下；較轉爐-RH-LF-連鑄生產工藝，消除了鋼水氣體含量達不到標準要求的不足，能夠保證鋼水[H]穩定在1. 5ppm以下。本發明利用轉爐雙渣操作，可使鋼水終點[P] ^0.010% ；利用RH留氧自然脫碳，可減輕轉爐脫碳負擔，降低鋼水氧化性，穩定控制[C] ^0. 04% ；利用LF脫硫工藝， 保證鋼水[S] ^ 0. 001% ；利用RH真空脫氣工藝，鋼水[H]彡0.00015%。經本發明轉爐-RH-LF-RH-連鑄新工藝冶煉的管線鋼，碳可以按目標成分要求穩定控制在<0. 04%, [P]彡 0. 010%, [S]彡 0. 001%, [H]彡 0. 00015%, [N]彡 0. 0060%,
彡 0. 0020%，通過降低鋼水成分偏析的同時提高鋼的純凈度，滿足抗酸腐蝕管線鋼對超低碳和超高純凈度質
量要求。本發明分步使用RH脫碳、真空脫氣功能，即采用轉爐-RH脫碳-LF精煉-RH真空脫氣及鈣處理-連鑄生產工藝，保證鋼水成分偏析及純凈度要求，得到符合要求的超純凈管線鋼。
具體實施例方式一種本發明所述的超純凈管線鋼的冶煉工藝，通過轉爐-RH-LF-RH-連鑄生產的工藝來實現，包括轉爐過程和終點控制、留氧出鋼工藝、RH脫碳工藝、RH脫氧合金化工藝、 LF脫硫工藝和RH脫氣工藝；
①轉爐過程和終點控制中，入爐鐵水[S] <20ppm，轉爐采用雙渣操作模式進行脫磷， 渣料的50-60%在前期加入，氧槍吹煉周期至25%-35%時提槍暫停吹煉，倒渣；繼續下槍吹煉，加入剩余渣料，在吹煉過程中適當補加返礦，控制堿度> 3. 5，維持爐內的最佳脫磷溫度，吹煉至80%-90%時進行TSC測溫、定碳，根據測量結果進行最后補吹拉碳提溫；轉爐終點控制[C] 0. 03-0. 05%, [P]彡 0. 010%, [S]彡 0. 010%,
彡 1200ppm、T 彡 1680°C。②留氧出鋼工藝中，轉爐出鋼碳為0. 03-0. 05%，出鋼過程加入精煉渣、活性石灰、 低碳錳鐵，根據鋼水實際氧含量，加入相應的鋁塊控制鋼水含氧量，進行留氧出鋼；采用擋渣塞和擋渣錐擋渣出鋼，控制下渣回磷，出鋼時間不少于4分鐘。③RH脫碳工藝中，鋼水到達RH工位測溫、取樣、定氧，判斷鋼水符合條件后， 一般鋼水初始
在200-400ppm，在不吹氧的條件下抽真空進行自然脫碳，脫碳目標 [C] ^ 0. 015%，一般脫碳時間5-8分鐘。④RH脫氧合金化工藝中，RH脫碳結束后，先加入鋁丸脫除鋼水中多余的氧，然后用低碳錳鐵、硅鐵和其它合金對鋼水進行合金化。⑤LF脫硫工藝中，主要完成深脫硫、升溫和成分微調的任務。LF爐渣采用 CaO-Al2O3-SiO2三元渣系，鋼水到LF爐后，向渣面撒入鋁粒造還原渣，迅速降低渣中 MnO+FeO含量到0.5%以下，同時在保證爐內微正壓的前提下，提高鋼包底吹氬流量到 300-600NL/min 之間，LF 終點硫[S]彡 0. 001%。⑥RH脫氣工藝中，高真空度彡5. Ombar保持時間彡15min，保證終點鋼水[H] 彡1. 5ppm ；經RH脫氣的鋼水喂入200-250米純鈣線，靜攪12分鐘以上，進行澆注，得到超
純凈管線鋼。經轉爐-RH-LF-RH -連鑄工藝生產的管線鋼，碳可以按要求穩定控制在彡 0.040 %, [P]彡 0.010 [S]彡 0.001 %、[H]彡 0.00015 [N]彡 0.0060彡 0. 0020%。實施例1
本實施例為X65級別抗酸管線鋼的冶煉，X65級別抗酸管線鋼生產工藝流程為鐵水倒罐一鐵水預處理一轉爐一RH — LF — RH —連鑄。X65級別抗酸管線鋼內控化學成分見下表
權利要求
1.一種超純凈管線鋼的冶煉工藝，其特征在于該工藝采用轉爐過程和終點控制、 留氧出鋼工藝、RH脫碳工藝、RH脫氧合金化工藝、LF脫硫工藝和RH脫氣工藝生產超純凈管線鋼，在降低鋼水成分偏析的同時提高鋼的純凈度，其中，碳控制在<0. 04%, [P]<= 0. 010%, [S]<= 0. 001%, [H]<=0. 00015%, [N]<= 0. 0060%,
<= 0. 0020%。
2.根據權利要求1所述的超純凈管線鋼的冶煉工藝，其特征在于轉爐過程和終點控制中，轉爐雙渣操作，前期加入50-60 %的渣料，倒完一次渣后重新加入渣料進行造渣， 保證鋼水深脫磷，鋼水終點控制[C] 0.03-0. 05%、[P] <=0.010%, [S]<=0.010%,
<=1200ppm、T >= 1680 0C ；留氧出鋼工藝中，轉爐出鋼碳為0. 03-0. 05%，出鋼過程加入低碳錳鐵、精煉渣、石灰和鋁控制鋼水含氧量，進行留氧出鋼；RH脫碳工藝中，在不吹氧的條件下抽真空進行自然脫碳；RH脫氧合金化工藝中，加入鋁丸脫除鋼水中多余的氧，然后用低碳錳鐵、硅鐵和合金對鋼水進行合金化；LF脫硫工藝中，完成深脫硫、升溫和成分微調，提高脫硫效率，保證鋼水終點 [S]<= 0. 001% ；RH脫氣工藝中，真空度<=5. Ombar、保持時間>=15min，鋼水終點[H]<=0.00015%，水喂入200-250米純鈣線，靜攪12分鐘以上。
全文摘要
本發明公開了一種超純凈管線鋼的冶煉工藝，該工藝采用轉爐過程和終點控制、留氧出鋼工藝、RH脫碳工藝、RH脫氧合金化工藝、LF脫硫工藝和RH脫氣工藝生產超純凈管線鋼，在降低鋼水成分偏析的同時提高鋼的純凈度，其中，碳控制在≤0.04％，[P]≤0.010％、[S]≤0.001％、[H]≤0.00015％、[N]≤0.0060％、[O]≤0.0020%。本發明通過降低鋼水成分偏析的同時提高鋼的純凈度，更好的滿足抗酸腐蝕管線鋼對超低碳和超高純凈度質量要求。
文檔編號C21C7/068GK102534095SQ20121002394
公開日2012年7月4日 申請日期2012年2月3日 優先權日2012年2月3日
發明者潘中德 申請人:南京鋼鐵股份有限公司