一种提升抗酸耐腐蚀管线钢钢水纯净度的冶炼方法技术

本发明专利技术涉及管线钢冶炼技术领域，特别是涉及一种提升抗酸耐腐蚀管线钢钢水纯净度的冶炼方法，通过向精炼钢水后钢水镁冶金处理，获得以MgO

【技术实现步骤摘要】
一种提升抗酸耐腐蚀管线钢钢水纯净度的冶炼方法


[0001]本专利技术涉及管线钢冶炼
，特别是涉及一种提升抗酸耐腐蚀管线钢钢水纯净度的冶炼方法。

技术介绍

[0002]随着经济的不断发展，人类对能源的依赖程度越来越严重，石油资源是目前人类无法摆脱的主要能源，其中石油天然输送中原油输送的比例日益增加，同时会有大部分是需要抗酸耐腐蚀作用的钢板进行运输，H2S是石油和天然气中最具有腐蚀作用的有害介质之一，输送管道暴露在含有湿H2S的流体介质中时，容易发生H2S酸性腐蚀，造成管壁减薄、蚀孔，甚至断裂等，严重影响管道的服役寿命和安全运行。氢致开裂(HIC)和硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)是H2S酸性腐蚀的主要形式。
[0003]为保证管线钢较好的抗HIC性能要求，在冶炼工艺上必须保证钢水的低碳成分和高纯净度，尽可能降低夹杂物总量并进行变性处理，为此本专利技术提出了一种提升抗酸耐腐蚀管线钢钢水纯净度的冶炼方法，提升钢水的纯净度以提高管线钢的抗HIC性能。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对上述技术问题，克服现有技术的缺点，提供一种提升抗酸耐腐蚀管线钢钢水纯净度的冶炼方法，所述钢水化学元素及质量百分比为：C:≤0.05％、Mn：≤1.50％、Al：0.02％～0.05％、O＜0.0015％、S＜0.0015％、Mg：0.0010％～0.0020％、Ca≤0.0004％，余量为Fe及其他不可避免的杂质；其中，所述冶炼方法还包括在转炉冶炼中采用低硫废钢，控制S含量＜0.005％，出钢温度1670～1720度，在精炼过程中造低熔点、高流动性、低氧化性精炼渣系，精炼处理后进行镁冶金处理。
[0005]本专利技术进一步限定的技术方案是：
[0006]进一步的，采用LF+RH方式进行钢水精炼，RH采用高真空度≤3.0mbar进行真空操作；RH精炼过程中不吹氧，利用真空下碳氧反应实现自然脱碳，碳含量降至目标钢种成分后，钢液中氧含量为0.03％～0.05％；脱碳结束后，加铝脱氧，经钢液循环并利用底吹氩促进脱氧产物的上浮去除；合金化后确保钢液活度氧在5ppm以下后破空。
[0007]进一步的，LF精炼过程加入造渣剂，通过渣钢反应使精炼结束后控制钢中S含量＜0.0015％，LF精炼过程渣面加铝粒，钢包内喂入铝丝。
[0008]进一步的，精炼合金化后进行镁处理，向钢液喂入镁铝包芯线对钢液进行深度净化并对钢中的夹杂物进行改质调控；喂入包芯线后使钢中Mg、Al含量满足如下关系：w
Mg
满足2.2
×
10
‑3w
Al
+2.2
×
10
‑6至5.7
×
10
‑3w
Al
+1.2
×
10
‑5之间。
[0009]进一步的，包芯线芯料成分为8％～15％的Mg，25％～40％的Al，其余为Fe及不可避免的杂质，其中Mg和Al均以二元合金颗粒形式存在，Fe为单独铁粉。
[0010]进一步的，浇铸过程采用20～35℃的低过热度浇铸，拉速为0.5～0.8m/min，采用动态轻压下技术保证组织致密性，连铸后采用缓冷工艺。
[0011]进一步的，所述低熔点、高流动性、低氧化性精炼渣系按如下范围控制：CaO：45％～55％，SiO2：8％～10％，Al2O3：20％～25％，MgO：8％～10％，MnO+FeO＜1％，CaF2＜6％，渣碱度为5～7之间，曼内斯曼指数在0.25～0.35之间。
[0012]本专利技术的有益效果是：
[0013](1)本专利技术采用冶金技术对夹杂物进行改性，镁质核心的夹杂物钉扎晶界，抑制奥氏体晶粒的长大，也可作为凝固过程中异质形核点，诱导晶内针状铁素体的形成，从而细化晶粒，抑制微裂纹的拓展，从而提升了管线钢的抗氢致开裂性能；
[0014](2)本专利技术采用了高温脱硫技术，减少了钢中硫化物的生产量，钢液凝固过程中液相中锰和硫的实际活度积小于平衡活度积，避免硫在凝固末期以Ⅱ类MnS形式析出，硫化物在固相中析出，呈均匀弥散分布，减少钢中塑性硫化物的生成量并改善硫化物形态和分布，从而减少氢致开裂的风险；
[0015](3)本专利技术采用镁冶金技术，可将钢中的氧化铝或钙铝酸盐改质为MgO
·
Al2O3、MgO以及少量的(Mn,Mg)S，MgO
·
Al2O3和MgO的临界形核半径均比Al2O3小，形核率高，在钢液中以更加细小弥散的状态分布，MgO
·
Al2O3和MgO与钢水的界面能要比Al2O3与钢水的界面能小，润湿角也小，颗粒之间的吸引力也比Al2O3小，不容易聚集长大，避免了团簇状夹杂物的形成，因此在最终的产品中也呈更加细小弥散分布，小尺寸夹杂通常对钢的危害较小，并且可分散氢原子吸附点，减少局部氢的富集，从而避免氢致开裂；
[0016](4)本专利技术精炼过程中炉渣碱度为低熔点、高流动性、低氧化性精炼渣系，范围控制为：CaO：45％～55％，SiO2：8％～10％，Al2O3：20％～25％，MgO：8％～10％，MnO+FeO＜1％，CaF2＜6％，渣碱度为5～7之间，曼内斯曼指数在0.25～0.35之间，炉渣具有较低的熔点且流动性高，提高了炉渣对夹杂物的吸附能力，提高了钢水纯净度；
[0017](5)本专利技术获得的MgO
·
Al2O3和MgO夹杂物有利于钉扎晶界，抑制奥氏体晶粒的长大，凝固冷却过程中异质形核点，促进针状铁素体的生成，细化晶粒组织，起到了调控组织抑制裂纹拓展的作用。
具体实施方式
[0018]实施例1
[0019]本实施例中，钢水中主要元素在钢中的含量如下：C:0.03％、Mn:1.23％、Al：0.03％、O:0.009％、S：0.0011％、Mg：0.0013％、Ca:0.0002％，余量为Fe及其它不可避免的杂质；转炉冶炼采用低硫废钢S:0.003％，出钢温度1696度，采用高温、高碱度炉渣出钢，有效降低钢水中的原始硫含量，为精炼提供良好的动力学条件，减少精炼处理时间，采用LF+RH方式进行钢水精炼，RH采用高真空度1.0mbar进行真空操作；RH精炼过程中不吹氧，利用真空下碳氧反应实现自然脱碳，碳含量降至目标钢种成分后，钢液中氧含量为0.04％；脱碳结束后，加铝脱氧，经钢液循环并利用120L/min底吹氩促进脱氧产物的上浮去除；合金化后，经测温、取样，成分和温度合格并确保钢液活度氧在5ppm以下后破空。LF精炼过程加入造渣剂，造适宜的精炼白渣，通过渣钢反应使精炼结束后钢中S:0.0010％，LF精炼过程采用渣面加铝粒，钢包内采用喂入铝丝进行复合脱氧。精炼合金化后进行镁处理，向钢液喂入镁铝包芯线对钢液进行深度净化并对钢中的夹杂物进行改质调控；喂入包芯线后使钢中Mg、Al含量满足如下关系：w
Mg
满足2.2
×
10
‑3w
Al
+2.2
×...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提升抗酸耐腐蚀管线钢钢水纯净度的冶炼方法，其特征在于，所述钢水化学元素及质量百分比为：C:≤0.05％、Mn：≤1.50％、Al：0.02％～0.05％、O＜0.0015％、S＜0.0015％、Mg：0.0010％～0.0020％、Ca≤0.0004％，余量为Fe及其他不可避免的杂质；其中，所述冶炼方法还包括在转炉冶炼中采用低硫废钢，控制S含量＜0.005％，出钢温度1670～1720度，在精炼过程中造低熔点、高流动性、低氧化性精炼渣系，精炼处理后进行镁冶金处理。2.根据权利要求1所述的冶炼方法，其特征在于，采用LF+RH方式进行钢水精炼，RH采用高真空度≤3.0mbar进行真空操作；RH精炼过程中不吹氧，利用真空下碳氧反应实现自然脱碳，碳含量降至目标钢种成分后，钢液中氧含量为0.03％～0.05％；脱碳结束后，加铝脱氧，经钢液循环并利用底吹氩促进脱氧产物的上浮去除；合金化后确保钢液活度氧在5ppm以下后破空。3.根据权利要求2所述的冶炼方法，其特征在于，LF精炼过程加入造渣剂，通过渣钢反应使精炼结束后控制钢中S含量＜0.0015％，LF精炼过程渣面加铝粒，钢包内喂入铝丝。4.根据权利要求3所述的冶炼方法，其特征在于，精炼合金化后进行镁处理，向钢液喂入镁铝包芯线对钢液进行深...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘帅，付建勋，翟冬雨，王凡，沈平，张浩，姜金星，杜海军，殷杰，张波，张俊，刘京，王旭，张媛钰，
申请(专利权)人：南京钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：