专利名称：一种x70级抗酸性管线钢中非金属夹杂物的控制方法
技术领域：
本发明涉及钢夹杂物的控制方法，具体的说是一种X70级抗酸性管线钢中非金属夹杂物的控制方法。
背景技术：
抗酸性管线钢是指不仅具备高钢级，而且具备抗腐蚀安全性的管线用钢。我国的一些油(气)田如四川油田，国外的油(气)田如伊朗、緬甸等中东地区，以及深海油含有H2S的量都是很高的。今后输送石油、天然气不再是经脱水、脱H2S处理的油气，而是未经处理的“富气”(H2S ( 300Pa)，为此必须提高管线钢抗氢致开裂(HIC)和抗H2S应力腐蚀的性能。输送酸性天然气的管道用钢板目前能生产到X65钢级， 但是仍未达到X70钢级。尽管有专利报导X80钢级的抗HIC性能合格，但是进行的是B溶液的HIC试验，并且是钢卷而非钢板。也有专利报导一种控制HIC管线钢板中非金属夹杂物的方法，将这类夹杂物控制为CaS-CaO-Al2O3系夹杂物，但是其中部分的大尺寸的CaO-Al2O3系夹杂物在后续轧制过程仍然存有危害。研究表明，钢板中塑性变形的MnS夹杂物会导致HIC性能的大幅下降，为此抗酸性管线钢生产中必须降低钢中硫含量，同时进行钙处理以改变MnS夹杂物的形态。进行钙处理，会发生反应[Ca] + [S] =CaS,当Ca/S比值为0 0. 5时，生成MnS ;iCa/S比值为0. 5
I.2时，生成(Ca，Mn) S ;当Ca/S比值为I. 2 3. 0时，生成CaS。所以进行适当的钙处理，保证一定的Ca/S比值，可以避免生成MnS夹杂物。在钙处理的同时，钙还和钢中脱氧产物Al2O3反应生成CaO-Al2O3系夹杂物。由于部分大尺寸的CaO-Al2O3系夹杂物残留在钢中并被轧制成条串状的B类夹杂物，严重危害到高等级管线钢的抗HIC性能，这一类型夹杂物的控制成为抗HIC管线钢生产的难点。
发明内容
为了提高X70级管线钢的抗H2S腐蚀能力，避免生成诱导形成裂纹的夹杂物MnS和条串状CaO-Al2O3系夹杂物，本发明的目的是提供一种X70级抗酸性管线钢中非金属夹杂物的控制方法，可以避免生成诱导氢致裂纹形成的夹杂物，钢液中非金属夹杂物的类型主要为CaO+CaS复合夹杂物CaO+CaS :85 90%，其它10 15%，无单相的Al2O3和MnS夹杂物。本发明实现以上发明目的的技术方案是
一种X70级抗酸性管线钢中非金属夹杂物的控制方法，
㈠铁水脱硫预处理，喷Mg强脱硫处理；
㈡保证转炉终点拉碳次数彡I次；转炉终点[S] ( 0. 008%, [P] ( 0. 008% ;转炉出钢预精炼在出钢2/5之前完成渣料萤石、活性石灰、铝块与合金的加入；转炉出钢结束后钢液中非金属夹杂物成分为Al203+MnS :75 90%, MgO 0 10%，其它■.( 5% ；
曰精炼过程中深脱硫，采用高碱度强还原性炉渣精炼，炉渣的碱度7 15，处理时间40 60min，控制钢液中S含量彡15ppm ；LF处理过程满足[Als]在0. 03 0. 06%之间；在LF每一次的加料和正常搅拌过程中动态调整底吹流量在200 1000Nl/min之间；LF结束后，钢液中的非金属夹杂物成分为=CaO +Al2O3 75 90%, MgO 0 10%，其它:彡5% ；
㈣对钢液进行真空处理，真空压力< 5mbar，处理时间为18 20min，抽真空结束后钢液中非金属夹杂物为=Al2O3 40 70%, CaO 20 60%，其它■.( 10% ；
㈤真空处理后进行Ca处理，控制钢液中的Ca/S比值为I. 2 5. 0 ;钙处理结束后钢液中非金属夹杂物为CaS+CaO :85 95%，其它■.( 10%，无单相的Al2O3和MnS夹杂物。通过控制合适的Ca/S比(I. 2-5.0)值达到以下目的脱氧产物Al2O3转变成CaO-CaS类型，MnS夹杂物转变成CaS类型。另外，通过长时间的精炼处理，降低各工序环节的二次氧化和浇注过程的非稳态操作，大尺寸夹杂物的数量大幅降低。由于夹杂物的类型、数量及尺寸控制的稳定性大幅提高，满足了 X70管线钢抗H2S腐蚀对夹杂物的苛刻要求。
本发明进一步限定的技术方案是
前述的X70级抗酸性管线钢中非金属夹杂物的控制方法，钢板中非金属夹杂物为CaS+CaO :85 90%，其它为彡10%,无单相的Al2O3和MnS夹杂物；在200mm2的视场检测范围内的夹杂物彡1209个，5-10 iim的夹杂物彡115个，10-20 y m的夹杂物彡15个，20-30 u m的夹杂物彡8个，30-50 u m的夹杂物彡I个。前述的X70级抗酸性管线钢中非金属夹杂物的控制方法，转炉出钢结束后，采用ASPEX全自动扫描电镜进行200mm2的自动扫描检测，在200mm2的视场检测范围内1_5 y m的夹杂物彡1700个，5-10 u m的夹杂物彡150个，10-20 u m的夹杂物彡70个，20-30 y m的夹杂物< 10个，30-50 u m的夹杂物< 6个。前述的X70级抗酸性管线钢中非金属夹杂物的控制方法，钙处理结束后，在200mm2的视场检测范围内1-5 ym的夹杂物彡750个，5-10 iim的夹杂物彡40个，10-20 y m的夹杂物< 10个，20-30 u m的夹杂物< 3个，30-50 u m的夹杂物< I个。前述的X70级抗酸性管线钢中非金属夹杂物的控制方法，铁水预处理强脱硫，严格要求扒渣操作，扒渣后铁水表面应无残渣，要求铁水[S] < 0.002%。本发明的有益效果是
(-)采用本发明的方法生产的X70级管线钢能够满足苛刻的A溶液检测。㈡在钙处理的同时，钙还和钢中脱氧产物Al2O3反应生成CaO-Al2O3系夹杂物。由于部分大尺寸的CaO-Al2O3系夹杂物残留在钢中并被轧制成条串状的B类夹杂物，严重危害到高等级管线钢的抗HIC性能，这一类型夹杂物的控制成为抗HIC管线钢生产的难点。本发明刚通过优化冶炼工艺，将夹杂物控制为CaS+CaO类夹杂物，此类夹杂物尺寸小，在轧制过程中不容易变形，从而满足了 X70级管线钢的抗HIC性能要求。㈢采用本发明方法制造的X70钢板在A溶液(HIC试验A溶液采用的标准NACETM0284-2003管道、压力容器抗氢致开裂钢性能评价的试验方法GB/T 8650-2006管线钢和压力容器钢抗氢致开裂评定方法。)HIC试验中满足了 HIC的各项指标(裂纹长度率(15%、裂纹厚度率彡5%、裂纹敏感率彡2%。)要求。这就避免了大尺寸的长条状MnS和条串状的CaO-Al2O3系B类夹杂物对抗酸性管线钢的危害。
具体实施例方式实施例I本实施例提供的一种X70级抗酸性管线钢中非金属夹杂物的控制方法，包括
(-)铁水脱硫预处理，严格要求扒渣操作，扒渣后铁水表面应无残渣，要求铁水[S] ( 0. 002%,喷Mg强脱硫处理；
㈡保证转炉终点拉碳次数≤I次；转炉终点[S]≤0. 008%, [P]≤0. 008% ;转炉出钢预精炼在出钢2/5之前完成渣料萤石、活性石灰、铝块与合金的加入；
曰精炼过程中深脱硫，采用高碱度强还原性炉渣精炼，炉渣的碱度7，处理时间40min，控制钢液中S含量< 15ppm ；LF处理过程满足[Als]在0. 035% ;在LF每一次的加料和正常搅拌过程中动态调整底吹流量在205Nl/min ；
(四)对钢液进行真空处理，真空压力< 5mbar,处理时间为18min ；
㈤真空处理后进行Ca处理，控制钢液中的Ca/S比值为I. 2。 实施例2
本实施例提供的一种X70级抗酸性管线钢中非金属夹杂物的控制方法，包括
(-)铁水脱硫预处理，严格要求扒渣操作，扒渣后铁水表面应无残渣，要求铁水[S] ( 0. 002%,喷Mg强脱硫处理；
㈡保证转炉终点拉碳次数彡I次；转炉终点[S]≤0. 008%, [P]≤0. 008% ;转炉出钢预精炼在出钢2/5之前完成渣料萤石、活性石灰、铝块与合金的加入；
曰精炼过程中深脱硫，采用高碱度强还原性炉渣精炼，炉渣的碱度10，处理时间50min，控制钢液中S含量彡15ppm ；LF处理过程满足[Als]在0. 04% ;在LF每一次的加料和正常搅拌过程中动态调整底吹流量在500Nl/min ；
(四)对钢液进行真空处理，真空压力< 5mbar,处理时间为19min ；
㈤真空处理后进行Ca处理，控制钢液中的Ca/S比值为3. O。实施例3
本实施例提供的一种X70级抗酸性管线钢中非金属夹杂物的控制方法，包括
(-)铁水脱硫预处理，严格要求扒渣操作，扒渣后铁水表面应无残渣，要求铁水( 0. 002%,喷Mg强脱硫处理；
㈡保证转炉终点拉碳次数≤I次；转炉终点[S]≤0. 008%, [P]≤0. 008% ;转炉出钢预精炼在出钢2/5之前完成渣料萤石、活性石灰、铝块与合金的加入；
曰精炼过程中深脱硫，采用高碱度强还原性炉渣精炼，炉渣的碱度15，处理时间60min，控制钢液中S含量< 15ppm ；LF处理过程满足[Als]在0. 055% ;在LF每一次的加料和正常搅拌过程中动态调整底吹流量在950Nl/min ；
(四)对钢液进行真空处理，真空压力< 5mbar,处理时间为20min ；
㈤真空处理后进行Ca处理，控制钢液中的Ca/S比值为5. O。实施例I 夹杂物组成
权利要求
1.一种X70级抗酸性管线钢中非金属夹杂物的控制方法，其特征在于 ㈠铁水脱硫预处理，喷Mg强脱硫处理； ㈡保证转炉终点拉碳次数彡I次；转炉终点[S] ( 0. 008%, [P] ( 0. 008% ;转炉出钢预精炼在出钢2/5之前完成渣料萤石、活性石灰、铝块与合金的加入；转炉出钢结束后钢液中非金属夹杂物成分为Al203+MnS :75 90%, MgO 0 10%，其它■.( 5% ； 曰精炼过程中深脱硫，采用高碱度强还原性炉渣精炼，炉渣的碱度7 15，处理时间.40 60min，控制钢液中S含量彡15ppm ；LF处理过程满足[Als]在0. 03 0. 06%之间；在LF每一次的加料和正常搅拌过程中动态调整底吹流量在200 1000Nl/min之间；LF结束后，钢液中的非金属夹杂物成分为=CaO +Al2O3 75 90%, MgO 0 10%，其它:彡5% ； ㈣对钢液进行真空处理，真空压力< 5mbar，处理时间为18 20min，抽真空结束后钢液中非金属夹杂物为=Al2O3 40 70%, CaO 20 60%，其它■.( 10% ； ㈤真空处理后进行Ca处理，控制钢液中的Ca/S比值为I. 2 5. 0 ;钙处理结束后钢液中非金属夹杂物为CaS+CaO :85 95%，其它■.( 10%，无单相的Al2O3和MnS夹杂物。
2.如权利要求I所述的X70级抗酸性管线钢中非金属夹杂物的控制方法，其特征在于所述钢板中非金属夹杂物为CaS+CaO :85 90%，其它为■.( 10%，无单相的Al2O3和MnS夹杂物；在200mm2的视场检测范围内的夹杂物彡1209个，5_10 y m的夹杂物彡115个，10-20 u m的夹杂物彡15个，20-30 u m的夹杂物彡8个，30-50 u m的夹杂物彡I个。
3.如权利要求I或2所述的X70级抗酸性管线钢中非金属夹杂物的控制方法，其特征在于转炉出钢结束后，采用ASPEX全自动扫描电镜进行200mm2的自动扫描检测，在200mm2的视场检测范围内1-5 ym的夹杂物彡1700个，5-10 iim的夹杂物彡150个，10-20 y m的夹杂物< 70个，20-30 u m的夹杂物< 10个，30-50 u m的夹杂物< 6个。
4.如权利要求I或2所述的X70级抗酸性管线钢中非金属夹杂物的控制方法，其特征在于钙处理结束后，在200mm2的视场检测范围内的夹杂物彡750个，5_10 y m的夹杂物彡40个，10-20 u m的夹杂物彡10个，20-30 u m的夹杂物彡3个，30-50 u m的夹杂物(I个。
5.如权利要求I或2所述的X70级抗酸性管线钢中非金属夹杂物的控制方法，其特征在于所述的的铁水预处理强脱硫，严格要求扒渣操作，扒渣后铁水表面应无残渣，要求铁水[S]彡 0. 002%。
全文摘要
本发明涉及钢夹杂物的控制方法，是一种X70级抗酸性管线钢中非金属夹杂物的控制方法，通过控制钢水中含量，保证合适的Ca/S比(1.2-5.0)来控制轧板中非金属夹杂物的类型、数量和尺寸。将钢板中的夹杂物控制为CaO+CaS85~90%，其它≤10%，形成在轧制过程中不易变形的特点；通过长时间的精炼处理，夹杂物的数量和尺寸明显降低。采用该方法制造的X70钢板在A溶液HIC试验中满足了HIC的各项指标(裂纹长度率≤15%、裂纹厚度率≤5%、裂纹敏感率≤2%)要求，避免了大尺寸的长条状MnS和条串状的CaO-Al2O3系B类夹杂物对抗酸性管线钢的危害。
文档编号C21C1/02GK102676725SQ20121016973
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月29日 优先权日2012年5月29日
发明者唐春霞, 李强, 王军, 赵晋斌 申请人:南京钢铁股份有限公司