专利名称：：一种控制抗hic管线钢中非金属夹杂物的方法
技术领域：
：本发明属于炼钢精炼控制领域，尤其涉及一种控制抗HIC管线钢中非金属夹杂物的方法。
背景技术：
：输送酸性油、气体的抗HIC管线钢，由于运输管道中存在有腐蚀性气体H2S，油、气中H2S与管子内壁发生电化学腐蚀反应生成氢原子，氢原子逐渐向钢基体内扩散，聚集在钢基体与夹杂物的界面(空隙)处，形成H2气体，随着H2压力增大，导致裂纹产生。所以抗HIC管线钢对钢中线状和点链状夹杂物的要求更为苛刻。当钢中的夹杂物被轧制成线状或点链状夹杂物的时候，钢基体与夹杂物的界面积增多很大，更容易聚集更多的Hw所以在抗HIC管线钢中，要严格控制钢中的夹杂物不变成线状和点链.状。管线钢中由于硫元素的偏析，容易形成MnS和FeS夹杂物。该夹杂物在轧制过程会随着基体的变形而形成平行于轧制方向的线状或条状。目前主要釆用Ca处理的方法来避免MnS和FeS的生成。钙处理的另外一个副产品就是Ca与钢液中的脱氧产物八1203夹杂物反应，生成铝酸钙氧化物类夹杂物，这种铝酸钙氧化物类夹杂物经常是低熔点的12CaO7A:U03和熔点较高的CaO6A1203、CaOA1203、CaO2A1A等夹杂物共生，低熔点的12CaO，7AlA夹杂物在钢轧制过程中容易随钢基体变形成线状，而高熔点的CaO6A1203、CaOA1203、CaO2八1203等夹杂物在钢轧制过程中不随钢基体变形，所以这种共生的夹杂物在钢轧制过程中容易成为点链状夹杂物。国内外针对上述两种夹杂物的控制方法进行了研究，通过工艺优化，控制钢水中的夹杂物为氧化物夹杂、硫化物夹杂和复合夹杂物。夹杂物的变形性能也得到了较'大的改善。但是，难以完全消除线状和点链状的氧化物夹杂。
发明内容本发明的目的在于提供一种控制抗HIC管线钢中非金属夹杂物的方法，解决了危害抗HIC性能的夹杂物问题。本发明控制铸坯中的夹杂物的化学组成为0、S、Ca，三种元素质量百分比总和大于96%，其他元素A1、Si、Mg等的质量百分比总和小于4。/。，0、S、Ca三种元素的质量百分比分别为[wt。/。0]:1035、[wt%Ca]:5182、[wt%S]:527，其中Ca与S的质量比为311，具体控制步骤如下(1)转炉出钢过程中向钢包内钢水加入足够量的铝脱氧剂(Al-Fe，Al粒，Al丸等)，并在出钢过程中加入足够的石灰、萤石、预熔渣(Ca0+A1A)等，出钢过程中加料须保证在出钢量为1/5—1/3前完成。加入量为加入石灰、萤石和预熔渣的量控制在815kg/tFe，纯铝的量控制在1.53kg/tFe。(2)出钢后进行底吹氩强搅拌，底吹强度为10001200Nl/min，搅拌时间为310分钟。控制强搅拌后钢液中的硫含量《0.0040%，总氧含量《0.0025%，酸溶铝含量:0.04%0.1%;钢液中的非金属夹杂物成分为A1203:7090wt%，MgO:1025wt%，其.他《5wt%。控制在转炉出钢后炉渣的组成为CaO:45wt%60wt%、MgO:5wt%10wt%、A1A:20wt°/。35wt%、Si02:06wt%,其他02wt%。(3)在LF精炼过程，向炉渣表面分34次加入铝粒，每次加入量为80100kg，控制炉渣全铁含量小于0.8wty。；LF炉总渣量控制在2030kg/t钢'，化渣时间为815分钟；LF炉炉渣成分控制为CaO:45wt%60wt%、MgO:5wt%10wt%、A1203:20wt%35wt%、Si02:06wt%，其他02wt%。LF炉精炼结束时，钢液总氧含量0.0010%0.0018%，钢液硫含量《0.0008%;夹杂物为氧化物类夹杂物CaO:25wt%50wt%、.A1A:20wt%65wt%、MgO:010wt%、其他05wt%。该类夹杂物的熔点为1300155(TC，在炼钢温度下为液态；硫化物类夹杂物CaS:90wt%100wt%、其他010wt%o(4)对钢液进行真空处理，真空(压力小于100Pa)处理时间1520分钟，真空处理后钢液的总氧含量《0.0010%，钢液硫含量为《0.0008%，钢液中的非金属夹杂物为(1)硫化物类夹杂物CaS:90wt%100wt%、其他010wt%，占夹杂物总数的80%100%。(2)其余为氧化物类夹杂物CaO:30wt%65wt%、A1203:40wt%65wt%、其他05wt。/。。(5)真空处理后进行Ca处理。控制钢液中的[wty。Ca]/[wt。/。S]在1.23.0。Ca处理进行软吹，软吹流量控制3080NL/min，软吹时间控制在2025分钟。软吹结束后钢液总氧含量《0.0010%,钢液硫含量《0.0008%。软吹结束后钢液中的夹.杂物主要为(1)钢液中80%100%的夹杂物为硫化物类夹杂物CaS:98wt%100%、其他02wt。/。，(2)其余为复合类夹杂物:CaS:85wt%l00%、(Ca0+Al203):015wt%;钢液中不再有单独的氧化物类夹杂物。本发明的优点在于，通过控制钢液中氧、硫和钙含量，控制钢水中的夹杂物主要为硫化物夹杂和少量的硫化物和氧化物的复合夹杂。该夹杂物在轧制过程中不会完全随钢的基体变形而变形，且不会被轧制成点链状，这就避免了因为夹杂物造成的抗HIC性能的恶化。图1为铸坯中观察到的非金属夹杂物形貌，对应表一中的夹杂物组成。图2为板巻试样平行于轧制方向上观察到的非金属夹杂物形貌，对应表二中的夹杂物组成，没有观察到明显变形和点链状的夹杂物。.具体实施例方式实施例(8个炉次试验结果)210吨氧气复吹转炉，转炉出钢过程加入铝铁1200kg(铝含量40wt%)，石灰2000kg，预熔渣500kg。出钢结束后钢液铝含量为0.070wt%，出钢结束后，进行底吹氩强搅拌钢液5分钟，底吹强度为1150Nl/min。经过转炉出钢预精炼后，LF进站时钢液总氧含量为0.0020%。LF精炼11分钟化渣结束，炉渣成分为CaO:56.9wt%、MgO:7.8wt%、A1203:30.2wt%、Si02:4.2wt%、TFe:0.42wt%、MnO:0.12wtM。化渣后进行底吹Ar强搅拌脱硫，底吹强度为1000Nl/min，时间为15分钟。底吹强搅拌脱硫后，钢液硫含量为0.0006wt。/。，总氧含量为0.0011wt%。RH真空处理20分钟后，总氧含量为0.0008%。真空处理后喂SiCa线进行Ca处理，喂线加入的Ca总量为14kg，喂线后进行钢包底吹氩气软吹，控制氩气流量为60Nl/min，软吹25分钟后钢液的[Ca]:0.0012wt%、[S]:0.0006wt%,总氧含量为0.0007wt%。表1为铸坯中观察到的非金属夹杂物的化学组成，铸坯中夹杂物的元素组成为0、S、Ca,有少量夹杂物中含有A1、Mg、Si。夹杂物的Ca与S的质量比在311之间。表2为板巻中平行于轧制方向上观察到的非金属夹杂物的化学组成。与铸坯中观察到的夹杂物的组成相差不大。表l、铸坯中观察到的非金属夹杂物的化学组成<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>表2、板巻中观察到的非金属夹杂物的化学组成<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>权利要求1、一种控制抗HIC管线钢中非金属夹杂物的方法，控制铸坯中的夹杂物的化学组成为O、S、Ca，三种元素质量百分比总和大于96％，其他元素Al、Si、Mg的质量百分比总和小于4％，O、S、Ca三种元素的质量百分比分别为[wt％O]10～35、[wt％Ca]51～82、[wt％S]5～27，其中Ca与S的质量比为3～11，具体控制步骤如下(1)转炉出钢过程中向钢包内钢水加入足够量的铝脱氧剂，并在出钢过程中加入足够的石灰、萤石或预熔渣，出钢过程中加料须保证在出钢量为1/5-1/3前完成；(2)出钢后进行底吹氩强搅拌，底吹强度为1000～1200Nl/min，搅拌时间为3～10分钟；控制强搅拌后钢液中的硫含量≤0.0040％，钢液总氧含量≤0.0025％，钢液酸溶铝含量为0.04％～0.1％；钢液中的非金属夹杂物成分为Al2O370～90wt％，MgO10～25wt％，其他≤5wt％。控制在转炉出钢后炉渣的组成为CaO45wt％～60wt％、MgO5wt％～10wt％、Al2O320wt％～35wt％、SiO20～6wt％，其他0～2wt％；(3)在LF精炼过程，向炉渣表面分3～4次加入铝粒，每次加入量为80～100kg，控制炉渣全铁含量小于0.8wt％；LF炉总渣量控制在20～30kg/t钢，化渣时间为8～15分钟；LF炉精炼结束时，钢液总氧含量0.0010％～0.0018％，钢液硫含量≤0.0008％；夹杂物为氧化物类夹杂物和硫化物类夹杂物；其中，氧化物类夹杂物CaO25wt％～50wt％、Al2O320wt％～65wt％、MgO0～10wt％、其他0～5wt％；该类夹杂物的熔点为1300～1550℃，在炼钢温度下为液态；硫化物类夹杂物CaS90wt％～100wt％、其他0～10wt％；(4)对钢液进行真空处理，真空度在压力为100Pa以下，处理时间15～20分钟，真空处理后钢液总氧含量≤0.0010％，钢液硫含量≤0.0008％，钢液中的非金属夹杂物为硫化物类夹杂物CaS90wt％～100wt％、其他0～10wt％，此类夹杂物占夹杂物总数的80％～100％；其余为氧化物类夹杂物CaO30wt％～65wt％、Al2O340wt％～65wt％、其他0～5wt％；(5)真空处理后进行Ca处理控制钢液中的[wt％Ca]/[wt％S]在1.2～3.0；Ca处理进行软吹，软吹流量控制30～80NL/min，软吹时间控制在20～25分钟；软吹结束后钢液总氧含量0.0006％～0.0010％，钢液硫含量0.0004％～0.0008％；软吹结束后钢液中的夹杂物为钢液中80％的夹杂物为硫化物类夹杂物CaS98％～100％、其他0～2wt％，其余为复合类夹杂物CaS85wt％～100wt％、(CaO+Al2O3)0～15wt％；钢液中不再有单独的氧化物类夹杂物。2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(l)中所述的铝脱氧剂为Al-Fe、Al粒或Al丸，所述的预熔渣为CaO+Al203;石灰、萤石和预熔渣的加入量控制在8.15kg/tFe，纯铝的量控制在1.53kg/tFe。3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中LF炉炉渣成分控制为CaO:45wt%60wt%、MgO:5wt%10wt%、A1203:20wt%35wt%、Si02:06wt%，其他02wt%。全文摘要一种控制抗HIC管线钢中非金属夹杂物的方法，属于炼钢精炼控制领域。通过控制钢水中氧、硫和钙含量，控制钢水中的非金属夹杂物主要是80％以上的夹杂物为硫化物类夹杂物CaS98wt％～100wt％、其他0～2wt％；其余为硫化物和氧化物的复合类夹杂物CaS95wt％～100wt％、(CaO+Al2O3)0～15wt％；钢液中不再有单独的氧化物类夹杂物。这些夹杂物在轧制过程中不随着基体的变形而变形，且不会被轧成链状。这就解决了危害抗HIC性能的夹杂物问题。文档编号C21C7/00GK101613784SQ200910089348公开日2009年12月30日申请日期2009年7月16日优先权日2009年7月16日发明者军冯,周德光,季晨曦,阳崔,张永青,朱国森,明李,李海波,辉潘,王新华,斌陈申请人:首钢总公司