專利名稱：：轉爐-rh-lf-連鑄生產管線鋼的工藝的制作方法
技術領域：
：本發明屬于冶金領域，涉及一種管線鋼的生產工藝，具體的說是轉爐-RH-LF-連鑄生產管線鋼的工藝。技術背景RH循環真空脫氣法是1957年原西德魯爾鋼鐵公司(Ruhrstahl)和海拉斯公司(Heraeus)聯合研制成功的，具有脫氣效果好、留氧自然脫碳或吹氧脫碳、處理鋼水量大、合金微調等功能，適合冶煉低碳、超低碳高純凈鋼。為了滿足X65、X70及以上級別管線鋼高韌性、良好焊接性能以及抗HIC、SCC性能的要求，在冶煉工藝上必須保證鋼水的低碳和高純凈度，(:《0.070%甚至《0.050%、N《0.0060%、H《0.0003%、P《0.013%、S《0.002%，盡可能降低夾雜物總量并進行變性處理。采用RH真空精煉和LF鋼包精煉聯合處理工藝，可以很好的滿足高級別鋼線鋼對鋼水質量的要求，目前鞍鋼、寶鋼、武鋼等國內鋼廠采用的生產工藝為鐵水預處理一頂底復吹轉爐一LF精煉一RH真空處理及鈣處理一澆注，即LF-RH工藝，由轉爐完成脫碳、脫磷任務，RH的真空脫碳功能沒有得到開發利用，即通過降低[C]+={0)}反應的氣體分壓促進反應正向進行，轉爐留氧出鋼，在不吹氧條件下鋼水脫碳可達到小于0.005%的水平。在LF-RH工藝中，從轉爐出鋼到澆注過程由于合金、覆蓋劑、保護渣等含碳材料的使用和耐材侵蝕，不可避免會引起鋼水增碳，據相關資料介紹其增碳量在0.002-0.004%,為了滿足成品C《0.070%的要求，轉爐必須將碳脫致0.003%以下，根據鐵碳選擇氧化關系，在C《0.003X時將造成爐內鋼水過氧化、鐵大量吹損，由復槍定氧和爐渣分析結果顯示，鋼水T.0^1200ppm、爐渣T.Fe在25-30%之間，對鋼水質量、爐襯壽命、鋼鐵料消耗等技經指標均帶來不利影響。對于西氣東輸二線和國外普遍使用的X80管線鋼，為了將強韌性和焊接性能控制在較好水平，提出成品C《0.050X的要求，僅靠轉爐脫碳和控制后道工序增碳無法批量穩定生產。管線鋼含氮量過高，會降低鋼的韌性、焊接性能、熱應力區韌性,使鋼材脆性增加，原有的LF-RH工藝對鋼水氮的控制不利，主要因為轉爐終點鋼水含氮高、出鋼過程吸氮嚴重伴隨轉爐脫碳反應，鋼水存在脫氮和吸氮兩個相反的過程，碳氧反應生成的CO氣泡對鋼水中的氮相當于一個小真空室，同時反應區的溫度高(約2600°C)消除了鋼水中表面活性元素氧對脫氮的抑制作用，具有良好的脫氮效果，但在吹煉后期深脫碳時，碳氧反應速度變緩，鋼水以吸氮為主，在終點C《0.003X時，氮含量將達到25-30ppm;氧是表面活性物元素，會吸附在鋼液表面，阻礙鋼液吸氮和脫氮界面反應的進行，鋼液融解氧對吸氮過程有決定性的影響，其含量決定了鋼液吸氮速率的大小，在LF-RH工藝出鋼過程中，鋼液脫氧充分，氧活度低，并且動力學條件良好，吸氮傾向非常明顯。如果采用留氧出鋼，利用RH真空循環脫氧，當出鋼融解氧大于200-400ppm這一臨界值后，鋼液吸氮過程將基本停滯。LF-RH生產管線鋼工藝在轉爐終點氧含量、轉爐爐齡、鋼鐵料消耗、成品碳含量等方面都存在一定的不足，詳見下表表1<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>
發明內容本發明的目的為了消除現有LF-RH工藝生產管線鋼的不足，提出一種可減輕轉爐脫碳負擔，降低鋼水氧化性，更好的滿足X65、X70、X80等管線鋼對低碳和高純凈度質量要求的轉爐-RH-LF-連鑄生產管線鋼的工藝。本發明的目的可以通過以下技術方案來實現轉爐-RH-LF-連鑄生產管線鋼的工藝，包括轉爐過程和終點控制、留氧出鋼工藝、RH脫碳脫氣工藝、RH脫氧合金化工藝和LF脫硫工藝；轉爐過程和終點控制中，轉爐采用高拉補吹模式，渣料的90-100%在前期加入，控制堿度》3.5，在吹煉過程中適當補加返礦，保持前期脫磷溫度，爐溫控制在1420-1500'C之間，一倒達到[P]《0.008%后，補吹拉碳提溫；留氧出鋼工藝中，轉爐出鋼碳為0.04-0.06%，出鋼過程加入低碳錳鐵、精煉渣、石灰和鋁控制鋼水含氧量，進行留氧出鋼；低碳錳鐵和精煉渣成分見下表2:表2<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>RH脫碳脫氣工藝中，在不吹氧的條件下抽真空進行自然脫碳；RH脫氧合金化工藝中，加入鋁鎂錳復合脫氧劑(含Al:60%，Mg:3%，Mn:5%的復合脫氧劑)脫除鋼水中多余的氧，然后用低碳錳鐵、硅鐵和超低碳合金(含Mn、Si、Al的復合合金)對鋼水進行合金化，其中錳按照鋼種內控目標值-O.10%控制，硅按照鋼種內控目標值-0.05%控制，鋁按照《0.030%控制，RH合金化后，降低RH真空度，保證終點鋼水[H]《1.5ppm;LF脫硫工藝中，LF爐渣采用CaO-Al203-Si02三元渣系，鋼水到LF爐后，向渣面撒入鋁粒造還原渣，迅速降低渣中MnO+FeO含量到0.5%以下，同時在保證爐內微正壓的前提下，提高鋼包底吹氬流量到300-600NL/min之間，LF終點硫分配比》200，[S]《0.002%。本發明的目的還可以通過以下技術措施來進一步實現前述的轉爐-RH-LF-連鑄生產管線鋼的工藝，其中所述轉爐過程和終點控制中，轉爐終點控制[C]0.04-0.06%、[P]《0.008%、[S]《0.008%、T^1680。C。前述的轉爐-RH-LF-連鑄生產管線鋼的工藝，其中所述留氧出鋼工藝中，精煉渣和石灰按1:1比例加入，噸鋼總加入量為13Kg/t鋼，出鋼鋁的加入量按公式"(TSO氧值-到RH目標氧)+100)X18.4+0.92"計算，控制RH鋼水[Mn]:0.50-0.60%、:150-300卯m。前述的轉爐-RH-LF-連鑄生產管線鋼的工藝，其中所述RH脫碳脫氣工藝中，通過降低[C]+={CO}反應的CO氣體分壓促進脫碳反應進行，脫碳時間為2-4分鐘。前述的轉爐-RH-LF-連鑄生產管線鋼的工藝，其中所述RH脫氧合金化工藝中，控制RH鋼水[Alt]為0.015-0.030%，鋼水經兩次循環后，按RH合金化目標成分配加合金，降低RH真空度《5.0mbar，保持10分鐘以上，保證終點鋼水[H]《1.5ppm。前述的轉爐-RH-LF-連鑄生產管線鋼的工藝，其中所述LF脫硫工藝中，鋁粒小批量、多批次撒入，每批次撒入量為10到40kg。本發明的優點為本發明的轉爐-RH-LF-連鑄生產管線鋼的工藝可消除現有LF-RH工藝生產管線鋼的不足，利用RH留氧自然脫碳，減輕轉爐脫碳負擔，降低鋼水氧化性，更好的滿足X70、X80等管線鋼對低碳和高純凈度的質量要求。經轉爐-RH-LF-連鑄工藝生產的管線鋼等低碳真空鋼，碳可以按目標成分要求穩定控制在0.030-0.050%，N《0.0060%、H《0.00025%、P《0.013%、S《0.002%，夾雜物粗系和細系均《2.0級。利用本發明工藝生產管線鋼的工藝質量效果及與LF-VD對比如下表表3項目RH-LF工藝LF-VD工藝爐產量(噸)156±2125-130鋼鐵料消耗(Kg/t鋼)11301160轉爐爐齡(爐)〉150007000-8000轉爐終點氧含量(ppm)600-1000》1200成品碳含量(％)0.030-0.050，目標控制0.045-0.070，偏上限控制成品氧含量(ppm)《18《18成品氮含量(ppm)《60《80;《60內控合格率75%成品氫含量(ppm)《2.5《2.5成品磷含量(％)《0.013《0.013成品硫含量(％)0.0002—0.0020.0002—0.002夾雜物控制水平《2.0級開發超低碳鋼可以無法實現本發明的優點可總結如下1、實現轉爐終點高溫、低磷、留碳控制[C]0.04-0.06%、[P]《0.008%、T^1680。C。具體實現方法是轉爐冶煉采用高拉補吹操作，渣料的90-100%在前期加入，保證大渣量、高堿度》3.5，在吹煉過程中適當補加返礦，爐溫控制在1420-150(TC之間，維持爐內最佳的脫磷溫度，一倒達到P《0.0085^要求后，迅速補吹拉碳提溫。2、根據RH脫碳要求，利用錳氧平衡控氧出鋼，控制到RH鋼水[Mn]0.50-0.60%、150-300ppm，在不吹氧條件下RH鋼水脫碳可達到小于0.005-0.035%的水平。3、采用Ca0-Al203-Si02三元低熔點渣系，鋼包渣料集中在轉爐出鋼過程配加，即l噸精煉渣和l噸石灰，保證RH浸漬管不粘渣前提下，有效控制LF處理過程增氫問題。4、開發了LF深脫硫S《0.002X的工藝，解決了留氧出鋼對LF脫硫的負面影響，采用Ca0-Al203-Si02三元渣系的低熔點、高堿度成分設計，在LF爐小批量、多批次撒入鋁粒，迅速降低渣中MnO+FeO含量到0.5%以下，同時在保證爐內微正壓的前提下，提高鋼包底吹氬流量到300-600NL/min，保證渣鋼界面反應的動力學條件。5、轉爐采用留氧出鋼，出鋼融解氧接近200-400ppm這一臨界值，鋼液吸氮過程基本停滯，有效控制出鋼吸氮。6、利用RH鋼水循環的良好動力學條件，在RH工序快速完成鋼水脫敘合金化工作，減輕LF負擔和增氫影響。具體實施方式本發明的轉爐-RH-LF-連鑄生產管線鋼的工藝，包括轉爐過程和終點控制、留氧出鋼工藝、RH脫碳脫氣工藝、RH脫氧合金化工藝、LF脫硫工藝，轉爐采用高拉補吹模式，渣料的90-100%在前期加入，控制堿度^3.5，在吹煉過程中適當補加返礦，爐溫控制在1420-1500'C之間，維持爐內最佳的脫磷溫度，一倒達到P《0.008X要求后，補吹拉碳提溫，轉爐終點控制[C]0.04-0.06%、[P]《0.008%、[S]《0.008%、T》1680。C，保證到RH溫度^1580。C，采用擋渣錐擋渣出鋼，控制下渣回磷量<0.005%。根據RH脫碳要求，控制轉爐出鋼留氧量，出鋼過程加入低碳錳鐵、l噸精煉渣和l噸石灰、適當加入鋁控制渣中MnO含量，利用錳氧平衡控制鋼水留氧量，鋼水中[Mn]0.50-0.60%、150-300卯m。鋼水到達RH工位測溫、取樣、定氧，判斷鋼水符合條件后，抽真空進行自然脫碳，利用煙氣分析系統監控脫碳反應進行程度，一般脫碳時間5-8分鐘，X60-X70管線鋼RH脫碳目標值《0.025X，X80管線鋼RH脫碳目標值《0.015%。RH脫碳達到目標值后，加入鋁鎂錳脫除鋼水中多余的氧，要求[Alt]0.015-0.030%，鋼水經兩次循環后，按RH合金化目標成分配加合金，降低RH真空度《5.0mbar，保持10分鐘以上，保證終點鋼水[H]《1.5卯m。經RH處理的鋼水在LF主要完成深脫硫、升溫和成分微調的任務。鋼水到LF爐后向渣面撒入鋁粒造還原渣，要求小批量、多批次撒入，每批次撒入量為10到40kg，迅速降低渣中MnO+FeO含量到1.0%以下，同時在保證爐內微正壓的前提下，提高鋼包底吹氬流量到300-600NL/min之間，保證渣鋼界面反應的動力學條件，提高脫硫效率，LF終點硫可以控制在2-20ppm。在LF精煉過程中不使用螢石，可根據渣況，少量補加石灰，以保證渣子堿度和粘度合適，并控制增氫量。經LF處理合格的鋼水喂入500-700米鈣鐵線(含鈣29-35%，線密度240-260g/m)，靜攪10分鐘以上，進行澆注。經轉爐-RH-LF-連鑄工藝生產的管線鋼，碳可以按目標成分要求穩定控制在0.035-0.050%，N《0.0060%、H《0.00025%、P《0.013%、S《0.002%，夾雜物粗系和細系均《1.5級，到07年12月已經穩定生產X60-X80管線鋼22.1380萬噸。實施例本實施例為X65管線鋼的冶煉，X65管線鋼生產工藝流程為鐵水倒罐一鐵水預處理一轉爐一RH—LF—連鑄。X65管線鋼內控化學成分見下表表4<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>轉爐工藝鐵水經預處理，控制入爐鐵水S《0.003X，廢鋼全部采用低磷、低硫自產循環廢鋼，鐵水、廢鋼比例5.3:1，穩定出鋼量156士2噸；轉爐采用高拉補吹模式，根據鐵水成分溫度，加入石灰7.5-10.0t、輕燒白云石3.0-4.5t、輕燒鎂球1.0-1.5t，渣料的90-100%在前期加入，控制堿度》3.5,在吹煉過程中適當補加返礦，爐溫控制在1420-150(TC之間，維持爐內最佳的脫磷溫度，一倒達到P《0.008X要求后，補吹拉碳提溫，轉爐終點控制[C]0.04-0.06%、[P]《0.008%、[S]《0.008%、T^1680。C，保證到RH溫度^1580。C，采用擋渣錐擋渣出鋼，控制下渣回磷量<0.005%。根據RH脫碳要求，控制轉爐出鋼留氧量，出鋼過程加入低碳錳鐵、l噸精煉渣和l噸石灰、適當加入鋁降低渣中MnO含量，利用錳氧平衡控制鋼水留氧量，鋼水中[Mn]0.50-0.60%、150-300ppm。RH工藝鋼水到達RH工位測溫、取樣、定氧，判斷鋼水符合條件后，抽真空進行自然脫碳。利用煙氣分析系統監控脫碳反應進行程度，一般脫碳時間2-4分鐘，控制RH脫碳目標值《0.025%。RH脫碳達到目標值后，加入鋁鎂錳脫除鋼水中多余的氧，要求[Alt]0.015-0.030%，鋼水經兩次循環后，按表5要求的RH合金化目標成分配加合金，然后降低RH真空度《5.0mbar，保持10分鐘以上，保證終點鋼水[H]《1.5ppm。表5<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>經RH處理的鋼水在LF主要完成深脫硫、升溫和成分微調的任務。鋼水到LF爐后向渣面撒入鋁粒造還原渣，要求小批量、多批次撒入，每批次撒入量為10到40kg，迅速降低渣中Mn0+Fe0含量到0.5%以下，同時在保證爐內微正壓的前提下，提高鋼包底吹氬流量到300-600NL/min之間，保證渣鋼界面反應的動力學條件，提高脫硫效率，LF終點硫可以控制在2-20ppm。在LF精煉過程中不使用螢石，可根據渣況，少量補加石灰，以保證渣子具有合適的堿度和粘度，并控制增氫量。在LF工位按X65內控目標成分微調合金，吊包溫度控制在1562-1577°C，開澆爐次溫度上調5T:，保證連鑄中包鋼水過熱度在10-20°C，經LF處理合格的鋼水喂入500-700米鈣鐵線，靜攪IO分鐘以上，上連鑄進行澆注。質量控制水平經轉爐-RH-LF-連鑄工藝冶煉的X65管線鋼質量控制水平C0.045-0.055%,N《0.0060%、H《0.00025%、P《0.013%、S《0.002%，夾雜物粗系和細系均《1.5級。本發明還可以有其它實施方式，凡采用同等替換或等效變換形成的技術方案，均落在本發明要求保護的范圍之內。權利要求1.轉爐-RH-LF-連鑄生產管線鋼的工藝，其特征在于包括轉爐過程和終點控制、留氧出鋼工藝、RH脫碳脫氣工藝、RH脫氧合金化工藝和LF脫硫工藝；所述轉爐過程和終點控制中，轉爐采用高拉補吹模式，渣料的90-100％在前期加入，控制堿度≥3.5，在吹煉過程中適當補加返礦，保持前期脫磷溫度，爐溫控制在1420-1500℃之間，一倒達到[P]≤0.008％后，補吹拉碳提溫；所述留氧出鋼工藝中，轉爐出鋼碳為0.04-0.06％，出鋼過程加入低碳錳鐵、精煉渣、石灰和鋁控制鋼水含氧量，進行留氧出鋼；所述RH脫碳脫氣工藝中，在不吹氧的條件下抽真空進行自然脫碳；所述RH脫氧合金化工藝中，加入鋁鎂錳復合脫氧劑脫除鋼水中多余的氧，然后用低碳錳鐵、硅鐵和超低碳合金對鋼水進行合金化，其中錳按照鋼種內控目標值-0.10％控制，硅按照鋼種內控目標值-0.05％控制，鋁按照≤0.030％控制，RH合金化后，降低RH真空度，保證終點鋼水[H]≤1.5ppm；所述LF脫硫工藝中，LF爐渣采用CaO-Al2O3-SiO2三元渣系，鋼水到LF爐后，向渣面撒入鋁粒造還原渣，迅速降低渣中MnO+FeO含量到0.5％以下，同時在保證爐內微正壓的前提下，提高鋼包底吹氬流量到300-600NL/min之間，LF終點硫分配比≥200，[S]≤0.002％。2.如權利要求1所述的轉爐-RH-LF-連鑄生產管線鋼的工藝，其特征在于所述轉爐過程和終點控制中，轉爐終點控制[C]0.04-0.06%、[P]《0.008%、[S]《0.008%、T^1680。C。3.如權利要求l所述的轉爐-RH-LF-連鑄生產管線鋼的工藝，其特征在于所述留氧出鋼工藝中，精煉渣和石灰按l:l比例加入，噸鋼總加入量為13Kg/t鋼，出鋼鋁的加入量按公式"(TSO氧值-到RH目標氧)+100)X18.4+0.92"計算，控制RH鋼水[Mn]:0.50-0.60%、[O]:150-300ppm。4.如權利要求1所述的轉爐-RH-LF-連鑄生產管線鋼的工藝，其特征在于所述RH脫碳脫氣工藝中，通過降低[(:]+={(:0}反應的CO氣體分壓促進脫碳反應進行，脫碳時間為2-4分鐘。5.如權利要求1所述的轉爐-RH-LF-連鑄生產管線鋼的工藝，其特征在于所述RH脫氧合金化工藝中，控制RH鋼水[Alt]為0.015-0.030%,鋼水經兩次循環后，按RH合金化目標成分配加合金，降低RH真空度《5.0mbar，保持10分鐘以上，保證終點鋼水[H]《1.5ppm。6.如權利要求1所述的轉爐-RH-LF-連鑄生產管線鋼的工藝，其特征在于所述LF脫硫工藝中，鋁粒小批量、多批次撒入，每批次撒入量為10-40kg。全文摘要本發明屬于冶金領域，是轉爐-RH-LF-連鑄生產管線鋼的工藝，包括轉爐過程和終點控制、留氧出鋼工藝、RH脫碳脫氣工藝、RH脫氧合金化工藝和LF脫硫工藝。本發明利用RH留氧自然脫碳，可減輕轉爐脫碳負擔，降低鋼水氧化性，更好的滿足X70、X80等管線鋼對低碳和高純凈度質量要求。經本發明轉爐-RH-LF-連鑄新工藝生產的管線鋼，碳可以按目標成分要求穩定控制在0.035-0.050％，N≤0.0060％、H≤0.0003％、P≤0.013％、S≤0.002％，夾雜物粗系和細系均≤1.5級。文檔編號C21C7/04GK101240397SQ20081002031公開日2008年8月13日申請日期2008年2月29日優先權日2008年2月29日發明者姚永寬,孟令東,耿建林,蔡可森,趙孝章,趙晉斌,陳德勝申請人:南京鋼鐵股份有限公司