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1、刘建华13301133229冶金与生态工程学院liujianhua@metall.ustb.edu.cn国外清洁管线钢生产1总述1.1成分控制(1)较低的[C]和[Mn]含量减少产品的偏析程度,有利于防止氢致裂纹(HIC);(2)较低的[P]含量同样可以减少产品的偏析和防止HIC,通常的操作水平控制在0.015﹪以下,0.01﹪以下更有利;19家的平均P含量为120ppm，变化范围为70~250ppm。(3)添加Nb元素,目的是细化晶粒和沉淀硬化;(4)[S]必须控制得很低,尤其是对于耐酸侵蚀钢种,
2、要减少MnS的形成;19家的平均S含量为30ppm，变化范围为4~150ppm。1总述(5)Ca将不规则的氧化铝夹杂变为液态球形夹杂,生成CaS来固定钢水中的[S],可以增加抵抗HIC的能力;2/3厂家采用喂Ca工艺，一些厂家控制Ca/S，尤其在生产高级别管线钢时，九家厂家的Ca含量平均值为30ppm，变化范围为10~50ppm。(6)MnS是硬度很小的夹杂物,轧制后变形率很高,延伸的夹杂物末端形成尖角状,是金属基体中产生应力集中的地方,溶解的氢扩散至这些应力集中处,会引起冷裂;(7)较大的氢含量的
3、波动会造成抗HIC性能的波动;(8)6家的总氧平均为15.3ppm，变化范围为7.5~22.5ppm。(9)降低[N]含量可以增强产品的低温韧性,电炉生产的最终平均[N]含量为60ppm,高于转炉冶炼的46ppm。2有害夹杂的界定管线钢的缺陷,主要问题是HIC,与其相似的内部裂纹以及断裂都有可能是HIC,只是名称不同。图2-1有害夹杂物造成的产品问题2有害夹杂的界定夹杂物对管线钢产品的性能有害。要避免生成的夹杂物主要有MnS、Al2O3、以及CaO-Al2O3-X。其他如SiO2、CaS和CaO－S
4、iO2－X也被提及，但不太重要。图2-2有害夹杂物的成分2有害夹杂的界定大多数情况下,造成危害的夹杂物临界尺寸,被认为是大于30μm,但有4家认为小于30m的夹杂同样有害，1家认为夹杂物小于10m时亦有危害。图2-3有害夹杂物的尺寸范围2有害夹杂的界定对于板坯,有害夹杂物通常位于表层。图2-4有害夹杂物在铸坯中的位置2有害夹杂的界定延伸性的夹杂物被认为危害特别严重,但是点状、圆形以及簇状夹杂物同样有害。图2-5有害夹杂物在产品中的形状2有害夹杂的界定有害夹杂物主要是在炼钢阶段形成的,可以通过控制
5、硫、总氧含量来控制夹杂物,以及通过喂钙来固定硫和改变夹杂物形貌,二次氧化也是有害夹杂物形成的原因,有时结晶器保护渣的卷入也能带来这个问题。图2-6有害夹杂物的来源3需要控制的元素和工艺参数3.1初炼所有转炉冶炼工艺都采用铁水预处理,主要是铁水脱硫,也有少数的钢厂(约33﹪)采用的是脱Si、脱P和脱S的三脱预处理工艺,较低的硫含量是生产管线钢的必要条件。图3-1铁水预处理3需要控制的元素和工艺参数转炉是初级冶炼设备,通常采用顶底复合吹炼。炉容量分为两个容量相近的组:相对较小的在125-190t之间,相
6、对较大的在250-325t之间。图3-2转炉吹炼方式3需要控制的元素和工艺参数只有少数钢厂(约33﹪)采用的是各种类型的动态控制方式。图3-3转炉控制3需要控制的元素和工艺参数一般情况下,各钢厂均采用2座或3座转炉,有个别钢厂一个车间内有5座转炉。图3-4转炉数量(每个钢厂)3需要控制的元素和工艺参数大多数钢厂在转炉出钢时采取下渣控制措施,主要方法是投掷挡渣锥(或者挡渣球),有少数厂家使用气动挡渣。没有采用留钢操作的。图3-5下渣控制设备3需要控制的元素和工艺参数约33﹪钢厂在转炉出钢时有出钢下渣检
7、测系统如红外线(IR)、或电磁等。图3-6采用的下渣监测系统3需要控制的元素和工艺参数转炉出钢时的溶解氧含量变化范围较大,从0.0210﹪到0.11﹪,平均为0.0660﹪左右。较大范围的变化可能是由于总体上缺乏吹炼控制造成的,对于电炉和转炉两种工艺来说,溶解氧的变化范围相似。图3-7出钢时钢水中溶解氧3需要控制的元素和工艺参数钢包渣层厚度总体来说变化比较大,范围从1到70mm,平均62mm左右(约5.5㎏/t)。图3-8下渣量3需要控制的元素和工艺参数约70﹪的厂出钢时加入了合成渣。图3-9出钢添
8、加剂:造渣和合成渣3需要控制的元素和工艺参数只有少数几个钢厂采用钢包扒渣操作,工艺路线如图3-10。图3-10工艺路线3需要控制的元素和工艺参数出钢温度的变化范围也较大,从1600℃至1725℃,是根据加热时是否采用加热升温而定,平均出钢温度为1667℃。图3-11转炉出钢温度3需要控制的元素和工艺参数对出钢钢渣的成分分析如图3-12。平均含FeO23％。图3-12出钢渣成分分析3需要控制的元素和工艺参数出钢渣中R比例(CaO/SiO2)近似为3.5。图3-13出钢渣
