一種管線鋼的鈣處理方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及冶金工業(yè)中的煉鋼工藝技術，尤其涉及一種管線鋼的鈣處理方法。
【背景技術】
[0002]隨著油氣開發(fā)和運輸的環(huán)境呈惡化的趨勢，對管線鋼具備遠距離輸送安全性和經濟性的要求也越來越高，不僅需要管線鋼具有高強度、高低溫止裂韌性及良好的焊接性，對特殊地區(qū)的管線鋼還要求有抗H2S腐蝕能力和抗大應變能力。在特殊環(huán)境中，導致管線鋼失效的主要質量問題是氫致開裂(HIC)和硫化物應力腐蝕開裂(SSCC)。提高管線鋼抗HIC和抗SSCC能力，必須盡可能降低鋼中夾雜物含量，控制好夾雜物形態(tài)，尤其是鋼中的脆性夾雜Al2O3和塑性夾雜MnS的控制?，F階段，部分高等級管線鋼對鋼中夾雜物評級要求極其苛刻，B類細系夾雜要求< 1.0級，其他類夾雜物< 0.5級，對煉鋼工序構成了極大的挑戰(zhàn)。對鋼液進行Ca處理是達到這一目標極其重要的一個方面。
[0003]現有的鋼液Ca處理工藝包括兩個方面:1)加入工藝。涵蓋加入工序位置、加入方式、加入速度等；2)加入量。一般以經驗方法確認，常見的有兩種，一種是通過鋼液中的Ca/Al或Ca/S來確定，另一種通過Ca/Ο來確定。如何確認鈣加入量，從而抑制鋼液中雜物的生成，提高鋼的品質抑制是困擾本領域技術人員的難題之一。
【發(fā)明內容】
[0004]針對現有技術中存在的上述不足，本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種新的管線鋼的鈣處理方法，以期解決管線鋼鈣處理時鈣加入量確認的難題，為管線鋼的純凈化生產提供有力的保障。具體要點為:在盡可能去除鋼液中氧化物夾雜尤其是大型氧化物夾雜和鋼液中硫含量的基礎上，依據鋼液脫氧和脫硫反應的熱力學理論，以鋼液中的總氧和硫含量為標準，向鋼液中加入一定量的Ca，將鋼液中存在的固相Al2O3轉化為液態(tài)形式，利于其排除鋼液，減少水口結瘤物的產生，降低或抑制鋼液中大型夾雜物的生成，提高成品品質。
[0005]在管線鋼Ca處理時，其直接目的是將鋼液中固相Al2O3轉化為液相，最終實現鋼液的潔凈化。由于Ca的化學活性非常高，任何可能的氧源都需要盡量抑制。為此，本發(fā)明要求主要氧源之一的鋼包頂密需盡可能脫氧，具體指標為(wt% Fe0) + (wt%Mn0) ( 1.2,以提高Ca的利用率，減少額外生成的氧化物污染鋼液。
[0006]為實現上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了如下技術方案:
[0007]一種管線鋼的鈣處理方法，其包含以下步驟:
[0008](I)將鐵水脫硫后兌入轉爐進行冶煉，轉爐出鋼；
[0009](2)將步驟⑴轉爐出鋼后的鋼液依次進行LF造渣精煉，RH爐真空精煉；
[0010](3)調整成分，控制鋼液和鋼包頂渣成分；
[0011](4)喂鈣線，軟吹攪拌；
[0012](5)連鑄。
[0013]優(yōu)選的，步驟(3)中，調整成分后,鋼包頂渣的組成中CaO (wt % )/Al2O3 (wt% )=
1.6?1.7，CaO(wt%)+Al2O3(wt% ) =80?90%。本發(fā)明中所有的被％為重量百分比，即CaO的重量百分比與Al2O3重量百分比的比值為1.6?1.7 ；CaO的重量百分比與Al2O3重量百分比的總和為80?90%。
[0014]步驟(3)中，調整成分后，鋼液主要成分(wt% )為:[C]0.03?0.1，[Si]0.2?
0.5，[Mn] 0.8 ?2.0，[Al] 0.02 ?0.06，[P] 0.01 ?0.015，[S] ( 0.003。
[0015]鋼液中存在的Al2O3夾雜和生成的液相復合夾雜，隨著鋼液的流動，不斷地排除到鋼包頂渣和鋼液界面，部分吸附和溶解于頂渣中，為鋼包頂渣所吸收，部分再次回到鋼液中，本發(fā)明中步驟(3)調整成分后得到前述的鋼包頂渣的組成，可以有效提高鋼包頂渣對上浮夾雜的吸附和溶解能力。
[0016]優(yōu)選的，步驟(4)中，全程鋼包底部吹氬氣攪拌:喂鈣線過程中，氬氣流量為
6.67-33.33Nl/h.t鋼，喂鈣線后軟吹攪拌過程中，氬氣流量為16.67_50Nl/h.t鋼；喂鈣線后軟吹攪拌的時間優(yōu)選為5-20min。
[0017]優(yōu)選的，步驟⑷中喂入Ca的量控制在下述范圍內(Wca, _?Wca, _):
[0018]Wcajnin = (26.53*T[0]+15.82*[S]-79.58)/100，
[0019]Wcajnax = (40.67*Τ[0]+28.39*[S]+79.58)/100,
[0020]其中，W的單位為kg/100t鋼，T[O]和[S]的單位為ppm。
[0021]Ca處理時，與生成最終夾雜物相關的化學反應可以表示如下:
[0022]2 [Ca] + [S] = (CaS)w (I)
[0023]X [Ca] +y (Al2O3) = (x Ca0.z Al2O3) +2 (y-z) [Al] (2)
[0024]對于鋼液中的硫而言，含量過高，在鋼液凝固過程中會生成大量的MnS夾雜，極易導致A類夾雜評級不合。此時進行Ca處理，鋼液中容易生產高熔點的CaS夾雜，同樣不利于鋼材性能的提高。為減少或避免CaS的生成，本發(fā)明要求鋼液中的硫[S] ^ 30ppmo
[0025]優(yōu)選的，步驟(4)鈣線的直徑為10-20mm，喂鈣線的速度為200?300m/min。
[0026]本發(fā)明的鈣處理方法，適用于管線鋼類產品。關于Ca的加入方式，針對高等級管線鋼成本質量最優(yōu)的生產工藝路徑:轉爐-LF爐-RH爐-連鑄，本發(fā)明摸索出喂入鈣線的最佳時機是在RH爐后，此時鋼液中夾雜物去除相對較徹底，鋼液中總氧較低，且操作便利性好。
[0027]本發(fā)明與現有技術相比具有以下有益效果:
[0028](I)Ca處理后鋼液中總氧含量約有15-20%的降低；
[0029](2)鋼液無單獨存在的Al2O3顆粒，亦無單獨存在的CaO顆粒，絕大部分夾雜物以xCa0.yAl203 或 xCa0.yAl203.zCaS 的形式存在；
[0030](3)熱軋后B類夾雜物評級水平顯著改善，B類細系< 1.0級的合格率從平均90%提高至96% ；
[0031](4)UOE焊管類產品焊縫處探傷表明，夾雜類缺陷發(fā)生率從0.52%降低至0.35%。
[0032]綜上，本發(fā)明的管線鋼鈣處理方法應用于管線鋼精煉過程，能夠降低鋼液中的總氧含量，精確地控制鋼液中夾雜物的種類，顯著地改善管線鋼的產品質量。為高等級管線鋼的生產提供可靠的保障。
【具體實施方式】
[0033]下面結合實施例對本發(fā)明作進一步描述。
[0034]實施例1-4中的高等級管線鋼所采用的冶煉工藝路徑為:
[0035](I)將鐵水脫硫后兌入轉爐進行冶煉，轉爐出鋼；
[0036](2)將步驟⑴轉爐出鋼后的鋼液依次進行LF造渣精煉，RH爐真空精煉；
[0037](3)調整成分，控制鋼液和鋼包頂渣成分；
[0038](4)喂鈣線，軟吹攪拌；
[0039](5)連鑄。
[0040]實施例中僅重點描述步驟(3)和步驟(4)，其他步驟所涉及的技術手段與現有技術中完全相同。
[0041]實施例1
[0042]RH爐真空精煉后，調整成分,鋼包內鋼液總氧為30ppm,硫含量為18ppm,鋼包頂密主要成分為:Si02 (wt % ) = 4