專利名稱：一種高級別管線鋼的電爐冶煉方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高級別管線鋼的電爐冶煉方法，屬管線鋼冶煉方法領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)高級別管線鋼的生產(chǎn)以轉(zhuǎn)爐鋼為主，采用電爐冶煉的只有舞 陽鋼鐵公司一家。南京轉(zhuǎn)爐煉鋼廠、上海寶鋼梅山煉鋼廠等國內(nèi)鋼廠均采用
預(yù)處理鐵水+轉(zhuǎn)爐冶煉+LF精煉+RH (VD/V0D)真空處理+連鑄工藝生產(chǎn)管線鋼。 轉(zhuǎn)爐用鐵水需要全部經(jīng)過三脫處理，方可精確控制出鋼終點[C]含量和[O]含 量；精煉過程大量使用精煉預(yù)熔渣，使用的脫氧劑為鋁粒、硅鋁鈣，精煉工 序沒有脫硫任務(wù)，使用超低碳鋁錳合金，RH真空處理?，F(xiàn)有的高級別管線鋼 的冶煉難點在于成品鋼板的非金屬夾雜物，尤其是以B類氧化鋁為控制關(guān)鍵。 由于轉(zhuǎn)爐的鐵水經(jīng)過脫硫處理，精煉沒有脫硫任務(wù)，故因強(qiáng)制吹氬攪拌鋼水 而帶來的氧化鋁夾雜物較少，有利于提高鋼水純凈度，最終減少了鋼板中的 非金屬夾雜物含量，滿足管線鋼對鋼板物理性能的要求。而電爐冶煉，由于 入爐鋼鐵料結(jié)構(gòu)限制，必須采取有效的脫硫手段，同時控制氧化鋁含量。目 前國內(nèi)成熟工藝的管線鋼最高級別為X70，而X80等尚需要進(jìn)口 。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種高級別管線鋼的電爐冶煉方法，以擴(kuò)大了電 爐鋼廠的生產(chǎn)品種，提高電爐鋼廠的市場競爭力。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案在于采用了一種高級別管線鋼的 電爐冶煉方法，取重量含量為60%—70%的熱鐵水、5%—10%的生鐵、15%—-30% 的廢鋼及5%—20%的海綿鐵進(jìn)行配料，將配好的料送入電爐進(jìn)行冶煉，冶煉周期 為45—55分鐘；電爐工藝采用泡沫渣技術(shù)，泡沬渣的最佳形成條件為堿度R=l. 8 一2. 2， FeO 25%—35%、 CaO 35%—45%、 Si0218%—22%，供氧流量3000—4000Nm7h，
出鋼條件為[C]O. 04—0. 08%; [P]《0. 008%,鋼包內(nèi)鋼水溫度1620—1650°C;然 后進(jìn)行真空自然氧脫碳，電爐出鋼后，鋼中富裕氧含量，在真空狀態(tài)下與鋼中 的碳進(jìn)行反應(yīng)，脫碳速度為每分鐘0. 005%~0. 008%，達(dá)到終點[C]含量《0.02y。 的目標(biāo)值；然后送入LF精煉爐進(jìn)行精煉造渣，精煉過程總渣量控制在20Kg/t 鋼以上，渣中CaO含量控制在50%—55%之間，渣中Si02含量控制在5%—10% 之間，渣中八1203含量控制在20%—30%之間，精煉渣堿度控制在2. 5—3. 5之 間(其二元堿度控制在5—7之間)，加入脫氧劑進(jìn)行脫氧，并將氬氣流量控 制在300L/min，在20分鐘內(nèi)加入電解錳等合金，當(dāng)溫度升至160(TC左右時， 在脫氧良好的情況下，即可同步完成90%的脫硫任務(wù)，精煉后期，氬氣流量減 小到100L/min，少量補加硅鐵粉和石灰；然后進(jìn)行真空處理，再經(jīng)過連鑄工 序即可得成品。
本發(fā)明的電爐工藝采用泡沫渣技術(shù)，泡沫渣技術(shù)提高了電弧的熱效率， 改善了熔化初期的脫磷條件，并且可滿足每分鐘0.07% 0. 10%的脫碳速度。 出鋼條件為[(:]=0.04 0.08%; [P]《0.008%。出鋼采用避渣出鋼，鋼包內(nèi)不 加任何合金和脫氧劑；鋼包內(nèi)鋼水溫度1620—165(TC。
真空自然氧脫碳工藝為應(yīng)用真空下[O]與[C]的反應(yīng)能力隨真空度的提高 而提高的原理，利用電爐出鋼后鋼中富裕氧含量，在真空狀態(tài)下與鋼中的碳 進(jìn)行反應(yīng)，達(dá)到終點[(:]含量《0.02%的目標(biāo)值，并可結(jié)合定氧儀實測值，變 化為真空前加入碳粉脫除鋼中多余的氧，達(dá)到脫碳畢自由
含量《60ppm的 預(yù)期目標(biāo)，其優(yōu)點是可彌補電爐工藝脫碳能力不足和終點氧含量控制不易問 題，并可達(dá)到先期去除鋼中氣體和夾雜的作用，是冶煉高純凈低碳鋼不可缺 少的重要環(huán)節(jié)。
精煉造渣工藝為精煉過程總渣量控制在20Kg/t鋼以上，渣中CaO含量控 制在50%—55%之間，渣中Si02含量控制在59G—10y。之間，渣中Al^含量控制 在20%—30%之間，精煉渣堿度控制在2. 5—3. 5之間(其二元堿度控制在5—
7之間)，上述爐渣組成可提高爐渣的吸附能力及加快脫硫速度。
脫氧制度為采用復(fù)合脫氧制度，用鋁線、鋁粉、鋁鈣、硅鐵粉等進(jìn)行脫 氧，此工藝不同于國內(nèi)轉(zhuǎn)爐煉鋼廠脫氧制度。生產(chǎn)實踐表明，真空自然氧脫 碳畢進(jìn)行定氧喂鋁操作，當(dāng)鋼中自由
含量〈20ppm時，喂鋁0. 9Kg/t鋼； 當(dāng)鋼中自由
含量在20ppnr"40ppm之間時，喂鋁1.05Kg/t鋼；當(dāng)鋼中自由 [O]含量在40ppm—60卯m之間時，喂鋁1. 2Kg/t鋼；當(dāng)鋼中自由
含量> 60ppm時，喂鋁1.35Kh/t鋼，即可滿足前期預(yù)脫氧工藝需要，精煉過程鋁粉 的用量在0. 8—1. 2Kg/t鋼之間，鋁鈣鐵用量在0. 6—1. 2Kg/t鋼之間，在保 證鋼液脫氧良好的情況下，重點在于控制鋼板B類非金屬夾雜物等級不超標(biāo)， 精煉畢鋼中[Al]控制在0.010—0.02(m之間，精煉后期根據(jù)鋼中[Si]含量，使 用0. 2—0. 5Kg/t優(yōu)質(zhì)硅鐵粉(C《0. 5%)進(jìn)行擴(kuò)散脫氧，目的是減少鋁用量， 改善渣中組成成分，便于夾雜物的吸附。
脫硫任務(wù)是在精煉工序完成的，此工藝不同于國內(nèi)轉(zhuǎn)爐煉鋼廠采用熱鐵 水進(jìn)行三脫處理的脫硫制度。精煉過程采用大渣量操作，在上述造渣制度下， 氬氣流量控制在300L/min，在20分鐘內(nèi)加入電解錳等合金，完成98%的合金 化任務(wù)，并起到沉淀脫氧的作用。當(dāng)溫度升至160(TC左右時，在脫氧良好的 情況下，即可同步完成90%的脫硫任務(wù)，精煉后期，氬氣流量減小到100L/min， 少量補加硅鐵粉和石灰，在升溫的同時，保持爐渣的脫氧、脫硫、吸附夾雜 能力，精煉畢可脫硫至0.008%以下。
所述的真空處理采用頂渣操作，要求所有合金及輔料在真空前一次加入， 精煉畢扒除部分精煉渣，真空前加入CaO量大于2Kg/t鋼，真空過程總渣量 大于12Kg/t鋼，保持真空過程中仍然具有較強(qiáng)的脫硫、吸附夾雜作用，真空 前根據(jù)鋼中[Si]含量加入硅鈣0.5—1.2Kg/t鋼，使成品[Ca]含量不低于 0.0015%，鋁線在真空前一次喂入，不允許在真空后補加任何合金及輔料，真 空過程氬氣流量按照"先大后小"進(jìn)行控制，即按100 L/min—80 L/min—60L/min控制。即前期加大鋼液攪拌，進(jìn)行深度脫氧、脫硫、去氣、去夾雜，當(dāng) 上述任務(wù)達(dá)到一定程度時，逐漸控制小氬氣流量，這樣有利于氣泡、夾雜聚 集長大，上浮至鋼渣界面被渣子吸收。
本發(fā)明優(yōu)化了配料制度，開發(fā)了真空自然氧脫碳工藝，進(jìn)行了精煉工序 造渣制度、脫氧制度、脫硫及真空處理工藝研究，達(dá)到了高級別管線鋼成分 設(shè)計要求及內(nèi)部質(zhì)量規(guī)定要求，泡沫渣技術(shù)提高了電弧的熱效率，改善了熔化 初期的脫磷條件，本發(fā)明與目前國內(nèi)轉(zhuǎn)爐鋼廠全部使用預(yù)處理鐵水不同，為降 低鋼水中Ni、 Cr、 Cu等雜質(zhì)元素含量，電爐配料應(yīng)優(yōu)先使用熱鐵水(生鐵)， 這樣就減少廢鋼用量，降低了生產(chǎn)成本。
實驗證明，采用本發(fā)明的方法冶煉管線鋼完全可以達(dá)到該鋼設(shè)計成分、 夾雜物評級指標(biāo)，本發(fā)明的管線鋼其各項性能指標(biāo)在國內(nèi)處于領(lǐng)先地位，達(dá) 到或接近國外先進(jìn)水平，用此鋼板并配以合理的制管工藝，可生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的 大口徑直縫焊管。本發(fā)明可以實現(xiàn)廢鋼資源優(yōu)化使用，擴(kuò)大了電爐鋼品種； 可以精確地控制一次真空后終點碳含量和氧含量；且通過采取定氧措施，最
大限度地降低脫氧劑用量，解決了 B類夾雜物超標(biāo)問題；通過對精煉造渣工 藝的研究，在脫氧良好的同時，可以同步達(dá)到脫硫任務(wù)的目的；通過轉(zhuǎn)處理, 有效控制了夾雜物形態(tài)和尺寸。本發(fā)明通過二次真空處理及對真空過程氬氣 流量控制的研究，增強(qiáng)了去氣、去夾雜效果，提高了鋼水純凈度。采用本發(fā) 明的方法所生產(chǎn)的管線鋼將被廣泛用于制造油氣管線建設(shè)所需的直縫埋弧焊 管。電爐鋼廠采用本發(fā)明的方法將會打破轉(zhuǎn)爐鋼在此領(lǐng)域的壟斷地位。
本發(fā)明操作簡單，方便可行，在國內(nèi)各電爐鋼廠均可實施，對電爐鋼廠冶 爐同類低碳鋼及控制鋼中夾雜物含量等特殊要求的鋼種具有重要的意義。
具體實施方式
實施例1
本實施例的配料為熱鐵水65噸+生鐵8噸+優(yōu)質(zhì)廢鋼15噸+海綿鐵12噸，
電爐冶煉周期48分鐘，出鋼[C]: 0.06%， [P]: 0.007%,出鋼溫度1618。C;一 次真空前定氧500ppm，啟真空泵12分鐘破壞，取樣分析[C]: 0.02%，定氧 50ppm，喂鋁1.2Kg/t鋼，加入硅鐵0.5Kg/t鋼；精煉周期65分鐘，取渣樣 分析主要組成為Ca0: 52.57%， Si02 : 9 . 67%， A1203: 19.19%， Mg0: 7.85%， 精煉畢，取樣主要成分為[C]: 0. 04%， [Si]: 0. 14%, [Al]: 0. 014%，定氧10ppm; 真空前喂鋁線180m，硅鈣0.8Kg/t鋼，Ca0 2.8Kg/t鋼，成品[C]0.040/0、 [Si]0.26%、 [Al]0.034%，鋼板分析[H] 1.2ppm、
12ppm、 [N] 60ppm,夾
雜物評級A類夾雜物為0; B類夾雜物為1.5; C類夾雜物為0; D類夾雜物
小于l.O。其它力學(xué)性能也完全滿足鋼種設(shè)計要求。 實施例2
本實施例的配料為熱鐵水60噸+生鐵5噸+優(yōu)質(zhì)廢鋼25噸+海綿鐵10噸； 電爐冶煉周期52分鐘，出鋼[C]: 0.04%， [P]: 0.008%，出鋼溫度1622。C;一 次真空前定氧1000ppm，加入碳粉0.05Kg/t鋼，啟真空泵12分鐘破壞，取樣 分析[C]: 0.01%，定氧70卯m，喂鋁1.3Kg/t鋼，加入硅鐵0. 5Kg/t鋼；精煉 周期62分鐘，取渣樣分析主要組成為Ca0 : 53.21%, Si02 : 8.56%， A1A: 18.76%、 MgO: 6.87%，精煉畢取樣主要成分為[C]: 0.02%、 [Si]: 0.12%、 [Al]: 0.011%、定氧15ppm;真空前喂鋁線200m，硅鈣1.2Kg/t鋼，Ca02.8Kg/t鋼， 成品[C]: 0.03%、 [Si]: 0.25%、 [Al]: 0.030%,鋼板分析[H]: 1.5卯m、
: 15ppm、 [N]: 70卯m，夾雜物評級A類夾雜物為0; B類夾雜物為1.8; C類 夾雜物為0; D類夾雜物小于l.O。其它力學(xué)性能也完全滿足鋼種設(shè)計要求。 最后所應(yīng)說明的是以上實施例僅用以說明而非限制本發(fā)明的技術(shù)方案，
盡管參照上述實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)
理解依然可以對本發(fā)明進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明的精神和 范圍的任何修改或局部替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1、一種高級別管線鋼的電爐冶煉方法，其特征在于，包括以下步驟取重量含量為60％-70％的熱鐵水、5％-10％的生鐵、15％-30％的廢鋼及5％-20％的海綿鐵進(jìn)行配料，將配好的料送入電爐進(jìn)行冶煉，冶煉周期為45-55分鐘；電爐工藝采用泡沫渣技術(shù)，泡沫渣的最佳形成條件為堿度R＝1.8-2.2，F(xiàn)eO 25％-35％、CaO 35％-45％、SiO2 18％-22％，供氧流量3000-4000Nm3/h，出鋼條件為[C]0.04-0.08％；[P]≤0.008％，鋼包內(nèi)鋼水溫度不低于1620℃；然后進(jìn)行真空自然氧脫碳，電爐出鋼后，鋼中富裕氧含量，在真空狀態(tài)下與鋼中的碳進(jìn)行反應(yīng)，脫碳速度為每分鐘0.005％-0.008％，達(dá)到終點[C]含量≤0.02％的目標(biāo)值；然后送入LF精煉爐進(jìn)行精煉造渣，精煉過程總渣量控制在20Kg/t鋼以上，渣中CaO含量控制在50％-55％之間，渣中SiO2含量控制在5％-10％之間，渣中Al2O3含量控制在20％-30％之間，精煉渣堿度控制在2.5-3.5之間(其二元堿度控制在5-7之間)，加入脫氧劑進(jìn)行脫氧，并將氬氣流量控制在300L/min，在20分鐘內(nèi)加入電解錳等合金，當(dāng)溫度升至1600℃左右時，在脫氧良好的情況下，即可同步完成90％的脫硫任務(wù)，精煉后期，氬氣流量減小到100L/min，少量補加硅鐵粉和石灰；然后進(jìn)行真空處理，再經(jīng)過連鑄工序即可得成品。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的高級別管線鋼的電爐冶煉方法，其特征在于， 所述的脫氧劑為鋁線、鋁粉、鋁,丐或硅鐵粉。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的高級別管線鋼的電爐冶煉方法，其特征在于， 所述的真空處理采用頂渣操作，要求所有合金及輔料在真空前一次加入，精 煉畢扒除部分精煉渣，真空前加入CaO量大于2Kg/t鋼，真空過程總渣量大 于12Kg/t鋼，保持真空過程中仍然具有較強(qiáng)的脫硫、吸附夾雜作用，真空前 根據(jù)鋼中[Si]含量加入硅鈣0.5—1.2Kg/t鋼，使成品[Ca]含量不低于 0.0015%，鋁線在真空前一次喂入，不允許在真空后補加任何合金及輔料，真 空過程氬氣流量按照"先大后小"進(jìn)行控制，即按100 L/min—80 L/min—60 L/min控制。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高級別管線鋼的電爐冶煉方法，包括以下步驟取重量含量為60％-70％的熱鐵水、5％-10％的生鐵、15％-30％的廢鋼及5％-20％的海綿鐵進(jìn)行配料，將配好的料送入電爐進(jìn)行冶煉，冶煉周期為45-55分鐘；電爐工藝采用泡沫渣技術(shù)；然后進(jìn)行真空自然氧脫碳，電爐出鋼后，鋼中富裕氧含量，在真空狀態(tài)下與鋼中的碳進(jìn)行反應(yīng)；然后送入LF精煉爐進(jìn)行精煉造渣，精煉渣堿度控制在2.5-3.5之間(其二元堿度控制在5-7之間)，加入脫氧劑進(jìn)行脫氧，并將氬氣流量控制在300L/min，在20分鐘內(nèi)加入電解錳等合金，當(dāng)溫度升至1600℃左右時，在脫氧良好的情況下，即可同步完成90％的脫硫任務(wù)，精煉后期，氬氣流量減小到100L/min，少量補加硅鐵粉和石灰；然后進(jìn)行真空處理，再經(jīng)過連鑄工序即可得成品。
文檔編號C21C7/00GK101096716SQ20061001801
公開日2008年1月2日 申請日期2006年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月26日
發(fā)明者榮 任, 生 劉, 劉利香, 劉文曉, 呂建會, 常躍峰, 李經(jīng)濤, 林建農(nóng), 王學(xué)智, 謝良法, 趙向政, 桐 郭, 陳耀輝, 明 韋 申請人:舞陽鋼鐵有限責(zé)任公司