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CN109234622A - X80m深海抗应变管线钢及冶炼工艺 - Google Patents

X80m深海抗应变管线钢及冶炼工艺 Download PDF

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CN109234622A CN201811145294.1A CN201811145294A CN109234622A CN 109234622 A CN109234622 A CN 109234622A CN 201811145294 A CN201811145294 A CN 201811145294A CN 109234622 A CN109234622 A CN 109234622A
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Abstract

本发明公开了一种X80M深海抗应变管线钢，涉及钢铁冶炼领域，其化学成分及质量百分比如下：C:0.030%～0.050%，Si:0.10%～0.35%，Mn:1.30%～1.60%，P≤0.010%，S≤0.0020%，Nb:0.030%～0.070%，Ti:0.006%～0.020%，Ni:0.65%～0.85%，Cr≤0.02%，Mo:0.31%～0.36%，Cu≤0.02%，V≤0.02%，Al:0.015%～0.050%，Ca:0.0005%～0.030%，Ceq≤0.45，Pcm≤0.19，余量为Fe和杂质。本发明具备了深海抗震区域服役性能，满足了客户要求。

Description

X80M深海抗应变管线钢及冶炼工艺
技术领域
本发明涉及钢铁冶炼技术领域，特别是涉及一种X80M深海抗应变管线钢及冶炼工艺。
背景技术
随着世界经济的飞速发展，石油天然气的需求日益增加，海洋海底蕴藏着大量的石油资源，石油开发后通过管道运输经济安全。随着我国经济的不断发展，钢铁冶炼技术不断提升，管线产品已经成功开发了1500米深海、极低冻土区域、抗重酸性条件等服役条件，经实践验证，服役的钢板性能稳定，因此，根据国家能源发展需求，开发深海抗震区域的管道运输成为下一个开发热点。
发明内容
为了解决以上技术问题，本发明提供一种X80M深海抗应变管线钢，其化学成分及质量百分比如下：C:0.030％～0.050％，Si:0.10％～0.35％，Mn:1.30％～1.60％，P≤0.010％，S≤0.0020％，Nb:0.030％～0.070％，Ti:0.006％～0.020％，Ni:0.65％～0.85％，Cr≤0.02％，Mo:0.31％～0.36％，Cu≤0.02％，V≤0.02％，Al:0.015％～0.050％，Ca:0.0005％～0.030％，Ceq≤0.45，Pcm≤0.19，余量为Fe和杂质。
技术效果：本发明对管线钢深海及抗震服役调节进行了深入分析，采用超低碳、高镍设计方案，提高了钢板的深海低温韧性性能，通过铌、钛设计达到细化晶粒度的目的，加入钼用来提高钢板厚度方向的组织均匀性及钢板强度。
本发明进一步限定的技术方案是：
进一步的，其化学成分及质量百分比如下：C：0.033％，Si：0.16％，Mn：1.36％，P：0.008％，S：0.0016％，Nb：0.059％，Ti：0.013％，Ni：0.83％，Cr：0.002％，Mo：0.33％，Cu：0.02％，V：0.002％，Alt：0.036％，Ca：0.0018％，Ceq：0.38，Pcm：0.15，余量为Fe和杂质。
前所述的X80M深海抗应变管线钢，其化学成分及质量百分比如下：C：0.049％，Si：0.31％，Mn：1.58％，P：0.009％，S：0.0015％，Nb：0.062％，Ti：0.017％，Ni：0.68％，Cr：0.02％，Mo：0.35％，Cu：0.02％，V：0.02％，Alt：0.033％，Ca：0.0020％，Ceq：0.40，Pcm：0.17，余量为Fe和杂质。
本发明的另一目的在于提供一种X80M深海抗应变管线钢冶炼工艺，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％；
S2、转炉采用废钢槽装入镍铁、氧化钼铁、废钢及经步骤S1处理后的铁水进行吹炼，吹炼过程采用顶底复吹模式，吹炼至85％时底搅出口压力由0.3MPa提高至0.6MPa，吹炼结束后进行副枪测温取样，保证转炉出钢温度为1640℃～1680℃，终点C≤0.028％，P≤0.008％，S≤0.010％；
S3、转炉出钢采用强脱氧方式，每100ppm加入40kg铝进行脱氧，脱氧结束后加入500kg精炼渣+1000kg石灰，同时加入低碳硅锰、金属锰进行硅锰合金化；
S4、钢水到达LF炉后，前期调整钢包底吹流量为300NL/min～350NL/min，供电化渣2min～3min后加入石灰2kg/吨钢、铝丝0.2kg/吨钢，取样分析，下电极升温；中期根据LF炉第一个钢样成分和渣况粘稠情况，加入石灰和铝丝造渣脱硫，石灰加入量1kg/吨钢，铝丝0.1kg/吨钢，脱硫过程控制氩气流量为200NL/min～250NL/min，喂铝线调整钢液铝含量，喂铝线过程控制氩气流量为20NL/min～30NL/min，铝线喂入量：后期以冶炼过程中铝含量保持在0.04％～0.05％范围来控制铝线喂入量，根据目标钢种的成分进行合金化，升温6min～8min取样分析，下电极继续升温脱硫；根据LF炉第二个钢样成分和渣况粘稠情况，加入石灰和铝丝造渣脱硫，石灰加入量1kg/吨钢，铝丝0.1kg/吨钢，脱硫过程控制氩气流量为200NL/min～250NL/min，喂铝线调整钢液铝含量，喂铝线过程控制氩气流量为20NL/min～30NL/min，铝线喂入量：以冶炼过程钢水中铝含量保持在0.04％～0.05％范围来控制铝线喂入量，加入合金进行合金化微调，确保合金成分达到钢种目标要求；下电极继续升温脱硫，取样分析，重复后期操作流程直到满足成分要求；
S5、钢水到达RH炉后，进行测温取样，真空度在3.0mbar以下后进行去气去夹杂处理，真空时间保持在25min～30min，真空结束后钢水开到喂丝位，打开钢包底吹氩气，底吹氩气流量调整至30NL/min～50NL/min，同时喂入无缝纯钙线，钙处理结束后静搅，静搅底吹氩气流量调整至20NL/min～30NL/min；
S6、连铸过程采用全程保护浇注，过热度控制在40℃～50℃，采用双辊电磁搅拌技术，低倍评级在C1.0级以内。
前所述的X80M深海抗应变管线钢冶炼工艺，步骤S3，100ppm氧加入40kg铝，铝块加入量在400kg以内。
前所述的X80M深海抗应变管线钢冶炼工艺，步骤S5，使用200m～220m无缝纯钙包芯线。
前所述的X80M深海抗应变管线钢冶炼工艺，步骤S5，钙处理后静搅12min～20min。
本发明的有益效果是：
(1)本发明采用了一种适合的成分设计，通过转炉冶炼达到去碳、去磷硫、脱氧合金化的目的，LF炉快速脱硫、合金化，RH真空脱氧、去夹杂，CCM全过程保护浇注手段，达到了X80M深海抗应变管线钢对成分的特殊要求，钢水夹杂物1.0级评级不低于98％，连铸坯按冶标评级不低于C1.0级的标准，具备了深海抗震区域服役性能，满足了客户在2000米以内的管道输送要求；
(2)本发明通过转炉合金化、独特的脱氧方式、吹炼终点大底搅技术应用实现了去碳、去磷硫、提高钢水纯净度要求；
(3)本发明中LF炉快速造渣脱硫有利于稳定中包过热度、增加炉渣对夹杂的吸附时间，有效提高了钢水纯净度；RH真空及钙处理方式保证了夹杂物的聚集上浮，有效净化钢水；
(4)本发明中由于镍合金的加入量增加了粘稠度、降低了钢水流动性，钢水过热度设定为40℃～50℃，有效提高了钢水动力学、热力学条件，为夹杂物充分上浮去除提供了前提条件；
(5)本发明中电磁搅拌、动态轻压下，全保护浇注的使用，保证了铸坯低倍质量，为轧制确保厚度方向上阻止均匀性提供了前提条件，优质的铸坯质量，保证了轧制钢板能有效抵制火山喷发、地震、海啸等带来的地质灾害，满足深海服役的要求；
(6)本发明中步骤S2增加了转炉炉内钢水的动力学条件，达到了均匀炉内钢水温度、去碳的目的；步骤S3通过转炉区域的有效脱氧及合金化处理，降低了LF脱氧合金化压力，减少工序增碳、夹杂物超标的情况。
附图说明
图1为实施例1得到的铸坯低倍腐蚀图；
图2为实施例2得到的铸坯低倍腐蚀图。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供的一种X80M深海抗应变管线钢，其化学成分及质量百分比如下：C：0.033％，Si：0.16％，Mn：1.36％，P：0.008％，S：0.0016％，Nb：0.059％，Ti：0.013％，Ni：0.83％，Cr：0.002％，Mo：0.33％，Cu：0.02％，V：0.002％，Alt：0.036％，Ca：0.0018％，Ceq：0.38，Pcm：0.15，余量为Fe和杂质。
上述X80M深海抗应变管线钢冶炼工艺，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％；
S2、转炉采用废钢槽装入镍铁、氧化钼铁、废钢及经步骤S1处理后的铁水进行吹炼，吹炼过程采用顶底复吹模式，吹炼至85％时底搅出口压力由0.3MPa提高至0.6MPa，吹炼结束后进行副枪测温取样，保证转炉出钢温度为1640℃～1680℃，终点C≤0.028％，P≤0.008％，S≤0.010％；
S3、转炉出钢采用强脱氧方式，每100ppm氧加入40kg铝，铝块加入量在400kg以内，脱氧结束后加入500kg精炼渣+1000kg石灰，同时加入低碳硅锰、金属锰进行硅锰合金化；
S4、钢水到达LF炉后，前期调整钢包底吹流量为300NL/min～350NL/min，供电化渣2min～3min后加入石灰2kg/吨钢、铝丝0.2kg/吨钢，取样分析，下电极升温；中期根据LF炉第一个钢样成分和渣况粘稠情况，加入石灰和铝丝造渣脱硫，石灰加入量1kg/吨钢，铝丝0.1kg/吨钢，脱硫过程控制氩气流量为200NL/min～250NL/min，喂铝线调整钢液铝含量，喂铝线过程控制氩气流量为20NL/min～30NL/min，铝线喂入量：后期以冶炼过程中铝含量保持在0.04％～0.05％范围来控制铝线喂入量，根据目标钢种的成分进行合金化，升温6min～8min取样分析，下电极继续升温脱硫；根据LF炉第二个钢样成分和渣况粘稠情况，加入石灰和铝丝造渣脱硫，石灰加入量1kg/吨钢，铝丝0.1kg/吨钢，脱硫过程控制氩气流量为200NL/min～250NL/min，喂铝线调整钢液铝含量，喂铝线过程控制氩气流量为20NL/min～30NL/min，铝线喂入量：以冶炼过程钢水中铝含量保持在0.04％～0.05％范围来控制铝线喂入量，加入合金进行合金化微调，确保合金成分达到钢种目标要求；下电极继续升温脱硫，取样分析，重复后期操作流程直到满足成分要求；
S5、钢水到达RH炉后，进行测温取样，真空度在3.0mbar以下后进行去气去夹杂处理，真空时间保持在25min～30min，真空结束后钢水开到喂丝位，打开钢包底吹氩气，底吹氩气流量调整至30NL/min～50NL/min，同时喂入200m～220m无缝纯钙包芯线，钙处理结束后静搅12min～20min，静搅底吹氩气流量调整至20NL/min～30NL/min；
S6、连铸过程采用全程保护浇注，过热度控制在40℃～50℃，采用双辊电磁搅拌技术，低倍评级在C1.0级以内。
实施例2
本实施例提供的一种X80M深海抗应变管线钢，本实施例与实施例1的区别在于，其化学成分及质量百分比如下：C：0.049％，Si：0.31％，Mn：1.58％，P：0.009％，S：0.0015％，Nb：0.062％，Ti：0.017％，Ni：0.68％，Cr：0.02％，Mo：0.35％，Cu：0.02％，V：0.02％，Alt：0.033％，Ca：0.0020％，Ceq：0.40，Pcm：0.17，余量为Fe和杂质。
实施例1与实施例2所得管线钢夹杂物评级如下表：
硫化物夹杂 氧化铝夹杂 硅酸盐夹杂 球状氧化物 DS夹杂物
实施例1 0 0 0 0 0.5
实施例2 0 0 0 0 0.5
低倍评级冶标评级C0.5，如图1、2所示，可见本发明所得管线钢内部质量优异，结合上表，成分、钢水纯净度符合设计要求，优质的铸坯质量保证了轧制钢板能有效抵制火山喷发、地震、海啸等带来的地质灾害，满足深海服役的要求。
综上，本发明通过转炉冶炼工序优先对镍、钼、锰、硅元素进行合金化，通过强脱氧模式解决了合金收得率的问题，缩短了LF炉升温、合金化、造渣的时间，有效提高了精炼脱硫时间，为提前造渣、造好渣提供了前提条件，提升了钢水纯净度；由于产品镍元素含量高、钢水黏度大，通过适当的过热度解决了钢水动力学与热力学匹配的问题，有效提高了夹杂物在冶金过程中上浮机率；电磁搅拌工艺、动态轻压工艺解决了内部低倍问题。合理的工艺设定为深海抗应变管线提供了成分合格、内部质量优异、钢水洁净度高的优质坯料，保证了钢板在深海恶劣地质条件下服役的可能性，满足了客户的使用要求。
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 (7)

1.一种X80M深海抗应变管线钢，其特征在于，其化学成分及质量百分比如下：C:0.030%～0.050%，Si:0.10%～0.35%，Mn:1.30%～1.60%，P≤0.010%，S≤0.0020%，Nb:0.030%～0.070%，Ti:0.006%～0.020%，Ni:0.65%～0.85%，Cr≤0.02%，Mo:0.31%～0.36%，Cu≤0.02%，V≤0.02%，Al:0.015%～0.050%，Ca:0.0005%～0.030%，Ceq≤0.45，Pcm≤0.19，余量为Fe和杂质。
2.根据权利要求1所述的X80M深海抗应变管线钢，其特征在于，其化学成分及质量百分比如下：C：0.033%，Si：0.16%，Mn：1.36%，P：0.008%，S：0.0016%，Nb：0.059%，Ti：0.013%，Ni：0.83%，Cr：0.002%，Mo：0.33%，Cu：0.02%，V：0.002%，Alt：0.036%，Ca：0.0018%，Ceq：0.38，Pcm：0.15，余量为Fe和杂质。
3.根据权利要求1所述的X80M深海抗应变管线钢，其特征在于，其化学成分及质量百分比如下：C：0.049%，Si：0.31%，Mn：1.58%，P：0.009%，S：0.0015%，Nb：0.062%，Ti：0.017%，Ni：0.68%，Cr：0.02%，Mo：0.35%，Cu：0.02%，V：0.02%，Alt：0.033%，Ca：0.0020%，Ceq：0.40，Pcm：0.17，余量为Fe和杂质。
4.一种X80M深海抗应变管线钢冶炼工艺，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%；
S2、转炉采用废钢槽装入镍铁、氧化钼铁、废钢及经步骤S1处理后的铁水进行吹炼，吹炼过程采用顶底复吹模式，吹炼至85%时底搅出口压力由0.3MPa提高至0.6MPa，吹炼结束后进行副枪测温取样，保证转炉出钢温度为1640℃～1680℃，终点C≤0.028%，P≤0.008%，S≤0.010%；
S3、转炉出钢采用强脱氧方式，每100ppm加入40kg铝进行脱氧，脱氧结束后加入500kg精炼渣+1000kg石灰，同时加入低碳硅锰、金属锰进行硅锰合金化；
S4、钢水到达LF炉后，前期调整钢包底吹流量为300NL/min～350NL/min，供电化渣2min～3min后加入石灰2kg/吨钢、铝丝0.2kg/吨钢，取样分析，下电极升温；中期根据LF炉第一个钢样成分和渣况粘稠情况，加入石灰和铝丝造渣脱硫，石灰加入量1kg/吨钢，铝丝0.1kg/吨钢，脱硫过程控制氩气流量为200NL/min～250NL/min，喂铝线调整钢液铝含量，喂铝线过程控制氩气流量为20NL/min～30NL/min，铝线喂入量：后期以冶炼过程中铝含量保持在0.04%～0.05%范围来控制铝线喂入量，根据目标钢种的成分进行合金化，升温6min～8min取样分析，下电极继续升温脱硫；根据LF炉第二个钢样成分和渣况粘稠情况，加入石灰和铝丝造渣脱硫，石灰加入量1kg/吨钢，铝丝0.1kg/吨钢，脱硫过程控制氩气流量为200NL/min～250NL/min，喂铝线调整钢液铝含量，喂铝线过程控制氩气流量为20NL/min～30NL/min，铝线喂入量：以冶炼过程钢水中铝含量保持在0.04%～0.05%范围来控制铝线喂入量，加入合金进行合金化微调，确保合金成分达到钢种目标要求；下电极继续升温脱硫，取样分析，重复后期操作流程直到满足成分要求；
S5、钢水到达RH炉后，进行测温取样，真空度在3.0mbar以下后进行去气去夹杂处理，真空时间保持在25min～30min，真空结束后钢水开到喂丝位，打开钢包底吹氩气，底吹氩气流量调整至30NL/min～50NL/min，同时喂入无缝纯钙线，钙处理结束后静搅，静搅底吹氩气流量调整至20NL/min～30NL/min；
S6、连铸过程采用全程保护浇注，过热度控制在40℃～50℃，采用双辊电磁搅拌技术，低倍评级在C1.0级以内。
5.根据权利要求4所述的X80M深海抗应变管线钢冶炼工艺，其特征在于：所述步骤S3，100ppm氧加入40kg铝，铝块加入量在400kg以内。
6.根据权利要求4所述的X80M深海抗应变管线钢冶炼工艺，其特征在于：所述步骤S5，使用200m～220m无缝纯钙包芯线。
7.根据权利要求4所述的X80M深海抗应变管线钢冶炼工艺，其特征在于：所述步骤S5，钙处理后静搅12min～20min。
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