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CN108531807A - 一种厚壁大口径x80m管线洁净钢及冶炼方法 - Google Patents

一种厚壁大口径x80m管线洁净钢及冶炼方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种厚壁大口径X80M管线洁净钢及冶炼方法，涉及冶金技术领域，其化学成分及质量百分比如下：C：0.04%～0.06%，Si：0.10%～0.30%，Mn：1.70%～1.80%，P≤0.013%，S：0.0010%，Nb：0.060%～0.070%，Ti：0.006%～0.020%，Ni：0.20%～0.30%，Cr：0.10%～0.20%，Cu：0.10%～0.30%，Mo：0.10%～0.20%，Al：0.015%～0.050%，Ca：0.0005%～0.0040%，余量为Fe和杂质。本发明通过改变夹杂物形态、促进夹杂物在静搅、镇静过程中的上浮机理入手，提供一种有效提高大壁厚管线钢洁净钢冶炼的生产工艺，1.5级夹杂物合格率稳定提高到99%以上。

Description

一种厚壁大口径X80M管线洁净钢及冶炼方法
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，特别是涉及一种厚壁大口径X80M管线洁净钢及冶炼方法。
背景技术
目前中石油中俄东线、中石化新气管道项目使用的高等级管线钢X80M对钢水纯净度要求极为严格，夹杂物要求A、B、C、D类均为1.5级，产品要求壁厚30.8mm以上，板宽3700以上，需要坯料300mm以上、宽度2500mm以上，采用现有的生产工艺夹杂物合格率只有88％左右。
发明内容
本发明针对上述技术问题，克服现有技术的缺点，提供一种厚壁大口径X80M管线洁净钢冶炼方法，1.5级夹杂物合格率稳定提高至99％以上。
为了解决以上技术问题，本发明提供一种厚壁大口径X80M管线洁净钢，其化学成分及质量百分比如下：C：0.04％～0.06％，Si：0.10％～0.30％，Mn：1.70％～1.80％，P≤0.013％，S：0.0010％，Nb：0.060％～0.070％，Ti：0.006％～0.020％，Ni：0.20％～0.30％，Cr：0.10％～0.20％，Cu：0.10％～0.30％，Mo：0.10％～0.20％，Al：0.015％～0.050％，Ca：0.0005％～0.0040％，余量为Fe和杂质。
本发明的另一目的在于提供一种应用于权利要求1所述的厚壁大口径X80M管线洁净钢冶炼方法，包括以下步骤：
S1、脱硫站采用石灰与镁粉进行复合脱硫，脱硫后扒渣干净，入炉铁水中S≤0.0020％，转炉后S≤0.0010％；
S2、炼钢采用BOF→LF炉精炼→RH精炼→连铸的工艺路线；转炉出钢温度1660℃～1680℃；转炉出钢采用预熔精炼渣+活性石灰进行造渣；
S3、钢水到达LF炉后进行升温化渣，升温化渣过程底吹氩气流量300Nl/min～500Nl/min；根据炉渣情况适当添加铝丝，达到白渣并埋弧后进行脱硫操作，石灰加入量1Kg/t，铝丝0.1Kg/t，底吹氩气流量250Nl/min～350Nl/min，喂铝线调整钢液铝含量，喂铝线过程中控制氩气流量20Nl/min～30Nl/min；根据目标钢种的成分进行合金化，升温6～8min取样分析，下电极继续升温脱硫；LF合金化后硫含量稳定在0.0010％以内；
S4、RH满足真空度≤3mbar下真空循环15min～20min，真空处理结束后进行钙处理，钙处理采用无缝钙线，钙线处理量150m～180m，处理后钙含量在0.0015％～0.0025％，钙处理结束后静搅20min；
S5、CCM浇注采用全保护浇注，根据大包余量设定5t以下进行大包关包换包，中包过热度满足35℃～40℃。
本发明进一步限定的技术方案是：
进一步的，步骤S3中，铝线喂入量以冶炼过程钢水中铝含量保持在0.04％～0.05％范围来控制。
前所述的一种厚壁大口径X80M管线洁净钢冶炼方法，步骤S4中，真空处理开始后严禁再对钢水进行合金化操作，严禁添加脱氧剂。
前所述的一种厚壁大口径X80M管线洁净钢冶炼方法，步骤S5中，中包覆盖剂采用液态覆盖剂，液态覆盖剂化学成分及质量百分比如下：CaO：20.0％～30.0％，MgO：10.0％～30.0％，Al2O3:15.0％～25.0％，SiO2:≤8.0％，C固：≤1.0％，F：≤0.50％，R:4.0％～6.0％，H2O:≤0.5％，余量为杂质。
本发明的有益效果是：
(1)本发明提出一种特殊的成分设计和钙处理工艺，RH钙处理结束后得到CaS-CaO固态夹杂物，固态夹杂物在钢水中的接触角与表面张力远大于液态夹杂物，固态夹杂物在钢水中更有利于聚集长大上浮；
(2)本发明中LF处理结束后得到S≤0.0010％的钢水成分，RH真空处理后得到钙含量在0.0015％～0.0025％的钢水，会促进钢水内夹杂物变性为CaS-CaO固态夹杂物；
(3)本发明中得到固态夹杂物是前提条件，夹杂物聚集长大上浮需要钢水具有良好的动力学、热力学条件，高过热度浇注，有效提高了钢包内钢水在静搅、调运、浇注过程中的热力学条件，静搅过程中氩气吹入、浇注过程中钢水流动都提供了动力学条件，适当的动力学、热力学条件促使了钢水内在固态夹杂物得到有效的聚集长大并上浮去除；
(4)本发明中过热度在35℃～40℃范围内，不但适合钢水浇注，钢水的热力学条件完全满足夹杂物的聚集长大并上浮去除，提高钢水纯净度，提升了钢水内部质量；
(5)本发明中转炉添加渣料利于炉渣预熔，缩短LF造白渣时间，减轻LF脱硫压力；
(6)本发明中LF合金化后硫含量稳定在0.0010％以内，为RH钙处理后得到稳定的CaS-CaO固态夹杂物提供前提条件；
(7)本发明中大包余量设定5t以下进行大包关包换包，确保中包无渣浇注，中包覆盖剂采用新型液态覆盖剂，该种覆盖剂成份更接近RH炉渣成份，对夹杂物吸附作用更好，确保中包覆盖剂对夹杂物的有效吸附。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供的一种厚壁大口径X80M管线洁净钢冶炼方法，包括以下步骤：
S1、脱硫站采用石灰与镁粉进行复合脱硫，脱硫后扒渣干净，入炉铁水中S≤0.0020％，转炉后S≤0.0010％；
S2、炼钢采用BOF→LF炉精炼→RH精炼→连铸的工艺路线；转炉出钢温度1660℃～1680℃；转炉出钢采用预熔精炼渣+活性石灰进行造渣；
S3、钢水到达LF炉后进行升温化渣，升温化渣过程底吹氩气流量300Nl/min～500Nl/min；根据炉渣情况适当添加铝丝，达到白渣并埋弧后进行脱硫操作，石灰加入量1Kg/t，铝丝0.1Kg/t，底吹氩气流量250Nl/min～350Nl/min，喂铝线调整钢液铝含量，铝线喂入量以冶炼过程钢水中铝含量保持在0.04％～0.05％范围来控制，喂铝线过程中控制氩气流量20Nl/min～30Nl/min；根据目标钢种的成分进行合金化，升温6～8min取样分析，下电极继续升温脱硫；LF合金化后硫含量稳定在0.0010％以内；
S4、RH满足真空度≤3mbar下真空循环15min～20min，真空处理开始后严禁再对钢水进行合金化操作，严禁添加脱氧剂；真空处理结束后进行钙处理，钙处理采用无缝钙线，钙线处理量150m～180m，处理后钙含量在0.0015％～0.0025％，钙处理结束后静搅20min；
S5、CCM浇注采用全保护浇注，根据大包余量设定5t以下进行大包关包换包，中包覆盖剂采用液态覆盖剂，液态覆盖剂化学成分及质量百分比如下：CaO：20.0％～30.0％，MgO：10.0％～30.0％，Al2O3:15.0％～25.0％，SiO2:≤8.0％，C固：≤1.0％，F：≤0.50％，R:4.0％～6.0％，H2O:≤0.5％，余量为杂质；中包过热度满足35℃～40℃。
实施例2～实施例6
实施例2～实施例6提供的一种厚壁大口径X80M管线洁净钢，运用实施例1所述的生产方法生产，化学成分及质量百分比如表1所示，参数控制如表2所示，试验检测结果如表3所示：
表1
表2
炉号 真空度 真空时间 钙处理 静搅时间 大包余钢量 过热度
实施例1 2mbar 20min 180m 20min 3t 39℃
实施例2 2mbar 20min 160m 20min 2t 37℃
实施例3 2mbar 20min 160m 20min 3t 36℃
实施例4 2mbar 20min 160m 20min 2t 35℃
实施例5 2mbar 18min 160m 20min 3t 38℃
表3
钢种 检验数量/个 1.5级合格数量/个 1.5级合格率(％)
实施例1 X80M 9 9 100.0
实施例2 X80M 9 9 100.0
实施例3 X80M 8 8 100.00
实施例4 X80M 8 8 100.00
实施例5 X80M 9 9 100.00
本发明设计一种LF炉处理结束后得到硫含量不大于0.0010％，RH真空处理后得到钙含量在0.0015％～0.0025％之间的钢水，炼钢采用BOF→LF炉精炼→RH精炼→连铸的工艺路线；转炉出钢、LF精炼过程中加入铝系脱氧剂进行脱氧合金化，钢水送至RH进行真空处理，进行去气去夹杂；通过独特的成份设计，得到均匀细小的CaS-CaO固态氧化物，连铸浇铸过程中采用高过热度浇注，达到钢水镇静、夹杂物充分上浮的目的，有效提升钢水洁净度，通过改变夹杂物形态、促进夹杂物在静搅、镇静过程中的上浮机理，从而得到更洁净的X80M级管线钢的冶炼工艺。
本方法简单且容易操作，效果明显，有利于大规模工业生产，1.5级夹杂物合格率稳定提高到99％以上，满足宽厚铸坯洁净钢生产的需要，满足了我国中俄东线、新气管道等高钢级管线的产品要求。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种厚壁大口径X80M管线洁净钢，其特征在于，其化学成分及质量百分比如下：C：0.04%～0.06%，Si：0.10%～0.30%，Mn：1.70%～1.80%，P≤0.013%，S：0.0010%，Nb：0.060%～0.070%，Ti：0.006%～0.020%，Ni：0.20%～0.30%， Cr：0.10%～0.20%，Cu：0.10%～0.30%，Mo：0.10%～0.20%，Al：0.015%～0.050%，Ca：0.0005%～0.0040%，余量为Fe和杂质。
2.一种应用于权利要求1所述的厚壁大口径X80M管线洁净钢冶炼方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、脱硫站采用石灰与镁粉进行复合脱硫，脱硫后扒渣干净，入炉铁水中S≤0.0020%，转炉后S≤0.0010%；
S2、炼钢采用BOF→LF炉精炼→RH精炼→连铸的工艺路线；转炉出钢温度1660℃～1680℃；转炉出钢采用预熔精炼渣+活性石灰进行造渣；
S3、钢水到达LF炉后进行升温化渣，升温化渣过程底吹氩气流量300 Nl/min～500Nl/min；根据炉渣情况适当添加铝丝，达到白渣并埋弧后进行脱硫操作，石灰加入量1Kg/t，铝丝0.1Kg/t，底吹氩气流量250Nl/min～350Nl/min，喂铝线调整钢液铝含量，喂铝线过程中控制氩气流量20Nl/min～30Nl/min；根据目标钢种的成分进行合金化，升温6～8min取样分析，下电极继续升温脱硫；LF合金化后硫含量稳定在0.0010%以内；
S4、RH满足真空度≤3mbar下真空循环15min～20min，真空处理结束后进行钙处理，钙处理采用无缝钙线，钙线处理量150m～180m，处理后钙含量在0.0015%～0.0025%，钙处理结束后静搅20min；
S5、CCM浇注采用全保护浇注，根据大包余量设定5t以下进行大包关包换包，中包过热度满足35℃～40℃。
3.根据权利要求2所述的一种厚壁大口径X80M管线洁净钢冶炼方法，其特征在于：所述步骤S3中，铝线喂入量以冶炼过程钢水中铝含量保持在0.04%～0.05%范围来控制。
4.根据权利要求2所述的一种厚壁大口径X80M管线洁净钢冶炼方法，其特征在于：所述步骤S4中，真空处理开始后严禁再对钢水进行合金化操作，严禁添加脱氧剂。
5.根据权利要求2所述的一种厚壁大口径X80M管线洁净钢及冶炼方法，其特征在于：所述步骤S5中，中包覆盖剂采用液态覆盖剂，所述液态覆盖剂化学成分及质量百分比如下：CaO：20.0%～30.0%，MgO：10.0%～30.0%，Al2O3:15.0%～25.0%，SiO2:≤8.0%，C固：≤1.0%，F：≤0.50%，R:4.0%～6.0%，H2O:≤0.5%，余量为杂质。
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