高级别管线钢精炼洁净度控制

【摘要】结合高级别管线钢冶炼过程，分析了二次精炼过程钢水中硫、氮、氢等杂质元素和夹杂物的控制。通过优化软吹工艺、合理控制中包钢水Ca/S比值。可将管线钢夹杂物控制在合格范围内，B类夹杂0级比例上升22～24%，2.0级以上比例0%。

【关键词】管线钢 夹杂物 精炼

一、前言

石油天然气输送管道通常用于环境比较恶劣的地区，工作条件比较苛刻，输送压力不断增大，输送介质也变得更为复杂。要求高级管线钢具有高强度、高韧性、良好的焊接性能、抗氢致裂纹（HIC）和硫化物应力腐蚀断裂（SCC）的性能。随着精炼工艺的发展完善，提高产品洁净度，已成为钢铁企业的主要任务。目前高级别管线钢主要采用LD-LF-RH-CC的生产工艺，为了优化生产工艺，重点探讨了精炼过程钢水中S、N、H、夹杂物的控制。

二、杂质元素控制

（一）硫含量的控制

管线钢中的硫对其韧性、抗氢致裂纹和抗H2S，腐蚀能力有显著影响[1]，X70 以上级别的管线钢均对钢中硫严格控制，一般要求小于30×10-6。对抗HIC等有特殊要求的管线钢要求小于10×10-6。超低硫管线钢的关键在于控制原料S含量和精炼脱硫。

在LF造渣期间分批向渣面加入铝粒，控制顶渣（MnO+FeO）

（二）氮控制

氮与管线钢中Nb、V、Ti 等元素形成氮化物或碳氮化物析出，可细化晶粒， 起到析出强化作用，但N会降低管线钢的塑性和韧性， 还会产生时效作用。精炼过程很容易增氮，氮含量控制存在一定难度，精炼控氮关键：1） LF 精炼过程增氮的控制；2） 真空脱氮。

LF精炼过程中控制好底吹氩气，防止钢水，同时缩短升温时间，可降低增N量，RH深真空过程具有较强的脱氮能力。由图2可见，精炼过程LF增氮可控制在0～10×10-6，RH脱氮0～20×10-6。精炼结束氮可控在20～40×10-6。

（三）氢的控制

真空脱气是高级别管线钢必备工序，采用RH精炼可将钢中氢含量降至1.5×10-6以下。因此采用LF+ RH双联流程生产高级别管线钢时氢控制不是难点。

三、夹杂物的控制

精炼过程中，管线钢夹杂物的控制主要集中在夹杂物总量控制、夹杂物变性二个方面。

（一）软吹工艺对夹杂物的影响

夹杂物去除主要依靠底吹促进夹杂物上浮和顶渣吸附。经过Ca处理后，钢液中的夹杂物已转变为液态钙铝酸盐类夹杂物。实践证明，随着软吹时间的延长，钢液中较大颗粒的夹杂物逐渐上浮，夹杂物数量逐渐减少。RH结束喂线后，优化软吹工艺，B类夹杂0级比例上升22～24%，2.0级比例明显下降，2.5级比例0%。具体见表1

（二）Ca/S的控制

管线钢一般采用钢水喂钙的方式进行夹杂物变性处理，合理的喂钙量是夹杂物变性处理的关键，喂线前S

四、结论

（1）高级别管线钢精炼过程在于对硫、氮、氢等杂质元素的严格控制。需优化LF操作实现S

（2）优化软吹工艺B类夹杂0级比例上升22～24%，2.0级以上比例0%。夹杂物控制水平明显提高。

（3） 合理控制[Ca]/[S]，可将夹杂物控制在合格范围内，同时降低冶炼成本。

参考文献：

[1]李太全，包燕平，吴华杰等.高级别管线钢超低硫控制研究.钢铁，2005，（5）.

[2]孙彦辉，熊辉辉，王小松，陈永，吴国荣，潘红等.高级别管线钢钙处理冶金效果研究.北京科技大学学报，2011，（1）.

作者简介：王雷川（1984-），男，汉族，河北省邯郸市人，大学本科学历，首钢京唐钢铁联合有限责任公司，助理工程师，主要从事钢水二次处理的