發(fā)布時(shí)間：2020-03-30所屬分類(lèi)：科技論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要通過(guò)對(duì)某鋼廠(chǎng)運(yùn)用電爐一精煉一連鑄模式生產(chǎn)高級(jí)別管線(xiàn)鋼的工藝進(jìn)行了研究分析，從電爐冶煉、爐外精煉和保護(hù)澆注等方面人手，對(duì)影響管線(xiàn)鋼中夾雜物含量的環(huán)節(jié)進(jìn)行控制，工藝優(yōu)化后，夾雜物得到了有效控制，管線(xiàn)鋼夾雜物超標(biāo)問(wèn)題得到了解決。 關(guān)鍵詞管線(xiàn)鋼
摘要通過(guò)對(duì)某鋼廠(chǎng)運(yùn)用電爐一精煉一連鑄模式生產(chǎn)高級(jí)別管線(xiàn)鋼的工藝進(jìn)行了研究分析，從電爐冶煉、爐外精煉和保護(hù)澆注等方面人手，對(duì)影響管線(xiàn)鋼中夾雜物含量的環(huán)節(jié)進(jìn)行控制，工藝優(yōu)化后，夾雜物得到了有效控制，管線(xiàn)鋼夾雜物超標(biāo)問(wèn)題得到了解決。
關(guān)鍵詞管線(xiàn)鋼夾雜物控制研究
0前言
隨著石油和天然氣工業(yè)的快速發(fā)展，大口徑、厚壁和高強(qiáng)韌性管線(xiàn)鋼的需求日益增加，對(duì)管線(xiàn)管的可靠性要求越來(lái)越高，不僅要求具有高強(qiáng)度、高低溫止裂韌性及良好的焊接性，對(duì)特殊地區(qū)的管線(xiàn)鋼還要求有抗H：S腐蝕能力和抗大應(yīng)變能力。在特殊環(huán)境中，導(dǎo)致管線(xiàn)鋼失效的主要質(zhì)量問(wèn)題是氫致開(kāi)裂(HIC)和硫化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂(SSCC)。提高管線(xiàn)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(tài)，尤其是A1：O和MnS夾雜物的控制。
期刊推薦：《山東工業(yè)技術(shù)》(半月刊)雜志是由山東省經(jīng)濟(jì)和信息化委員會(huì)主管，山東省經(jīng)濟(jì)和信息化委員會(huì)新技術(shù)推廣站主辦的半月刊出版物。出版方向和定位：立足工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，服務(wù)工業(yè)企業(yè);秉承突出專(zhuān)業(yè)、體現(xiàn)精典;前瞻、前沿、高度、深度;理論性，創(chuàng)新性，實(shí)用性
1管線(xiàn)鋼生產(chǎn)技術(shù)條件
1.1化學(xué)成分及非金屬夾雜物
X70管線(xiàn)鋼化學(xué)成分見(jiàn)表1。非金屬夾雜物A類(lèi)、B類(lèi)、C類(lèi)、D類(lèi)均≤2.0。
2鋼中夾雜物含量的影響因素分析
2.1電爐終點(diǎn)[O]含量及出鋼是否見(jiàn)渣的影響
電爐終點(diǎn)氧含量高，將造成后部精煉工序脫氧任務(wù)加重，脫氧劑使用量增加，脫氧產(chǎn)物相對(duì)增加，夾雜物的去除難度增大。出鋼見(jiàn)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(huì)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(wú)論采用何種精煉方法(如RH、LF、VD)，合理的精煉渣系結(jié)構(gòu)組成(渣中CaO、SiO、AI：0。含量適當(dāng))是獲得潔凈鋼水的基礎(chǔ)。高堿度、低熔點(diǎn)、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(shù)的本質(zhì)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(shí)間內(nèi)很難完成，因此控制合適的吹A(chǔ)r強(qiáng)度促進(jìn)夾雜物上浮是現(xiàn)代冶金工藝去除夾雜物的重要手段。研究表明，過(guò)程吹A(chǔ)r強(qiáng)度過(guò)大，不僅不利于夾雜物的排出，且會(huì)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(guò)高;吹A(chǔ)r強(qiáng)度過(guò)小，達(dá)不到攪拌促進(jìn)夾雜物快速上浮的目的。
2.4對(duì)鋼液進(jìn)行Ca處理能有效改變鋼中A1，0夾雜物的形態(tài)，有利于夾雜物的去除。
3X70管線(xiàn)鋼中夾雜物的控制
管線(xiàn)鋼中A類(lèi)硫化物、C類(lèi)硅酸鹽及D類(lèi)球狀氧化物夾雜能夠控制在技術(shù)條件要求范圍內(nèi)，B類(lèi)A1：0，夾雜的控制是鋼中夾雜物是否超標(biāo)的限制環(huán)節(jié)，管線(xiàn)鋼中B類(lèi)A1：0夾雜控制成為問(wèn)題的關(guān)鍵。
3.1控制電爐終點(diǎn)[P]、[0]含量
優(yōu)化電爐配料，使用鐵水、生鐵及I組料等優(yōu)質(zhì)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(yīng)產(chǎn)生CO對(duì)熔池的攪拌作用，有效去除鋼中的[P]、初級(jí)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(shù)，避免見(jiàn)渣出鋼，將大包氧控制在(400～700)×10范圍內(nèi)。當(dāng)出鋼見(jiàn)渣時(shí)，及時(shí)扒除鋼包內(nèi)的氧化渣。
3.2真空碳脫氧
由于電爐終點(diǎn)氧較難控制，同時(shí)X70鋼碳含量較低([c]≤0.07%)，電爐出鋼時(shí)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(qiáng)及反應(yīng)產(chǎn)物不污染鋼液的特點(diǎn)，在LF精煉前進(jìn)行真空碳脫氧處理，降低鋼中自然氧含量，結(jié)合碳氧反應(yīng)理論及生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，在VD前利用定氧儀定氧并增碳，進(jìn)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(fù)擔(dān)。
3.3精煉渣系的選擇及控制
對(duì)LF及VD渣系構(gòu)成按2種方案進(jìn)行試驗(yàn)。方案1：造CaO—SiO2一AI203渣系，一次VD結(jié)束按1～1.5kg/t喂人鋁線(xiàn)，喂鋁時(shí)進(jìn)行大吹A(chǔ)r攪拌，人LF爐加1.5～2kg/t硅鐵進(jìn)行復(fù)合沉淀脫氧，分別用CaF調(diào)渣、部分硅鐵粉和鋁粒擴(kuò)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(jié)束按2～3kg/t喂人鋁線(xiàn)，喂鋁時(shí)進(jìn)行大吹A(chǔ)r攪拌，一是促進(jìn)A1—0反應(yīng)及A10，夾雜物的上浮去除，二是通過(guò)喂大量的鋁線(xiàn)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(diào)渣，精煉過(guò)程用0.5～0.8kg/t的鋁粒進(jìn)行擴(kuò)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(jìn)行了4爐試驗(yàn)，各渣系渣子成分和鋼中夾雜評(píng)定結(jié)果分別見(jiàn)表2和表3，表內(nèi)所列數(shù)據(jù)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(duì)A103夾雜的吸附能力強(qiáng)，用鋁脫氧的方案更利于夾雜物的上浮。3.4吹A(chǔ)r制度的控制
生產(chǎn)實(shí)踐表明，在鋼包吹A(chǔ)r系統(tǒng)良好的情況下，精煉過(guò)程采用前大后小的吹A(chǔ)r工藝有利于夾雜物的排出，具體操作是LF的前期進(jìn)行大吹氬，流量在600NL/min左右，在鋼中[S]≤O.005%的情況下，進(jìn)行軟吹氬，以鋼渣面波動(dòng)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?xún)?nèi)，以鋼渣面波動(dòng)不露鋼水為宜。具體控制情況見(jiàn)圖1。
在LF過(guò)程進(jìn)行大吹氬，與用大量鋁進(jìn)行脫氧是相關(guān)聯(lián)的，其產(chǎn)物為A1O。A1O熔點(diǎn)高達(dá)2050℃，在煉鋼溫度下是細(xì)小的固體顆粒，按照低熔點(diǎn)理論，A1O從鋼液中排除是非常困難的。但實(shí)際上，鋁脫氧產(chǎn)物的上浮速度是相當(dāng)快的。這一方面得益于A(yíng)1：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(duì)夾雜物的潤(rùn)濕性愈差，夾雜物自發(fā)聚合的趨勢(shì)也愈大，上浮去除的機(jī)率自然也高;另一方面是受LF過(guò)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(jī)會(huì)，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(jié)束時(shí)，鋼液[s]≤0.004%，溶解[O]≤2×10～，此時(shí)適合對(duì)鋼液進(jìn)行Ca處理，促使未上浮的AI：O夾雜物變性，轉(zhuǎn)變?yōu)榍驙钿X酸鹽，從而從鋼液中進(jìn)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(tài)鋼中仍然保持液態(tài)鋼時(shí)的球狀形態(tài)，這種夾雜的危害比簇狀A(yù)1O，夾雜的危害小得多。實(shí)踐證明，在鋼中[S]≤0.005%，溶解[O]≤3×10時(shí)，噸鋼加入0.3～0.5kg的Ca能達(dá)到對(duì)AIO進(jìn)行變性處理的目的。
3.6連鑄采取不吹A(chǔ)r開(kāi)澆，長(zhǎng)水口、侵人式水口與座磚間實(shí)施氬封保護(hù)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(nèi)未能及時(shí)上浮的微型夾雜物。
3.7從控制精煉總時(shí)間、鋼包狀況、中包材質(zhì)等方面人手，減少外來(lái)夾雜物，提高鋼液純凈度。實(shí)踐表明，精煉總周期在170～210min，選擇堿性高強(qiáng)度包襯，能夠有效控制外來(lái)夾雜物含量。
3.8效果
按以上工藝進(jìn)行操作，生產(chǎn)了30爐X70管線(xiàn)鋼，A類(lèi)和c類(lèi)夾雜物級(jí)別均為0，D’類(lèi)夾雜物級(jí)別為0.5，B類(lèi)夾雜控制情況見(jiàn)表4。
4結(jié)論
電爐冶煉高級(jí)別管線(xiàn)鋼，要嚴(yán)格配料制度，重點(diǎn)控制好終點(diǎn)[P]和[O]含量，禁止出鋼見(jiàn)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(bǔ)電爐終點(diǎn)[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(duì)A1：O3夾雜物的吸附能力強(qiáng)，單獨(dú)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(dá)到對(duì)A1O。進(jìn)行變性處理的目的;采取合理的吹氬制度、精煉時(shí)間及保護(hù)澆注工藝，有利于夾雜物的上浮去除，提高鋼液純凈度。
