在半钢条件下冶炼的x80管线钢及其生产工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开在半钢条件下冶炼的X80管线钢及其生产工艺，各组成成分为：C0.020～0.050％、Si0.10～0.25％、Mn1.73～1.93％、Nb0.095～0.105％、Ti0.01～0.025％、Cr0.02～0.03％、Mo0.15～0.25％、Ni0.15～0.20％、Cu0.20～0.25％、Al0.010～0.045％、N≤0.006％、O≤0.004％、P≤0.015％、S≤0.003％以及余量的铁和不可避免的杂质。X80管线钢的生产工艺包括依次进行的含钒铁水提钒、半钢脱硫、转炉炼钢、LF炉精炼、RH炉精炼、连铸，在转炉冶炼过程中全程底吹氩气且在RH炉精炼后进行喂钙线处理。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明涉及管线钢及其冶炼工艺，更具体地讲，涉及一种在半钢条件下冶炼的X80 管线钢及其生产工艺。 在半钢条件下冶炼的X80管线钢及其生产工艺
【背景技术】
[0002] 管线运输是长距离输送石油、天然气最经济、最方便、最主要的运输方式。为了降 低长距离输送石油和天然气管线的建设投资和运营成本，提高输送效率，长距离油气输送 管道向大管径、高压力方向发展。另外，石油、天然气输送管道通常位于环境比较恶劣的地 区，介质复杂，要求管线钢具有高强度、高韧性、耐腐蚀等一系列优良的综合性能。
[0003] X80是高强度管线钢的型号，具有优异的抗延性断裂性能，管线钢这些性能的提高 主要取决于钢种碳、磷、硫等杂志的含量、合金元素的含量以及冶炼、乳制等生产过程工艺 参数的控制。X80管线钢对于钢的纯净度、成分偏析以及钢的微观组织要求都比较严格，攀 西地区的钒钛磁铁矿冶炼的含钒铁水具有带渣量大、渣态粘结、钒钛含量高等特点，采用该 含钒铁水生产性能要求较高的X80管线钢具有一定难度，目前国内尚无相关的现有技术。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种在半钢条件下冶炼的X80管线钢及其生产工艺，以将 含钒铁水应用于高级别管线钢的生产领域。
[0005] 为了实现上述目的，本发明的一方面提供了一种在半钢条件下冶炼的X80管 线钢，所述X80管线钢的各组成成分的重量百分比为：C :0. 020?0. 050%、Si :0. 10? 0· 25 %、Μη :1· 73 ?1. 93 %、Nb :0· 095 ?0· 105 %、Ti :0· 01 ?0· 025 %、Cr :0· 02 ? 0·03%、Μ〇 :0· 15 ?0.25%、Ni :0· 15 ?0.20%、Cu:0.20 ?0.25%、A1 :0.010 ?0.045%、 N彡0.006%、0彡0.004%、P彡0.015%、S彡0.003%以及余量的铁和不可避免的杂质
[0006] 本发明的另一方面提供了一种上述在半钢条件下冶炼的X80管线钢的生产工艺， 所述生产工艺包括依次进行的含钒铁水提钒、半钢脱硫、转炉炼钢、LF炉精炼、RH炉精炼、 连铸，其中，在转炉冶炼过程中全程底吹氩气，且在RH炉精炼后进行喂钙线处理。
[0007] 根据本发明的在半钢条件下冶炼的X80管线钢的生产工艺的一个实施例，以重量 百分比计，含钒铁水提钒后半钢中的C彡3. 4%且半钢出钢温度为1340?1380°C ;转炉炼 钢终点的钢水中的C含量为0. 02?0. 03%，转炉出钢温度为1660?1710°C ;LF炉出站温 度为1585?1595°C，精炼过程的增碳量< 0. 01 %。
[0008] 根据本发明的在半钢条件下冶炼的X80管线钢的生产工艺的一个实施例，以重量 百分比计，转炉炼钢起点的半钢中的S彡0. 002%，转炉炼钢终点的钢水中的S彡0. 005%， LF炉精炼后的钢水中的S彡0. 002%。
[0009] 根据本发明的在半钢条件下冶炼的X80管线钢的生产工艺的一个实施例，以重量 百分比计，转炉炼钢终点的钢水中的P彡0. 008 %，LF炉精炼和RH炉精炼后的钢水中的 P 彡 0· 015%。
[0010] 根据本发明的在半钢条件下冶炼的X80管线钢的生产工艺的一个实施例，以重量 百分比计，RH炉精炼后的钢水中的N彡0. 005%，成品X80管线钢中的N彡0. 006%。
[0011] 本发明的在半钢条件下冶炼的X80管线钢属于高技术含量、高附加值的产品，社 会经济效益显著。本发明的在半钢条件下冶炼的X80管线钢的生产工艺利用含钒铁水提钒 后的半钢进行冶炼，通过对碳、硫、磷、氮等元素含量的控制，且通过准确控制冶炼中各工序 的温度，获得了良好性能的X80管线钢，并进行具有较好的应用前景。
【具体实施方式】
[0012] 下面将详细描述根据本发明实施例的在半钢条件下冶炼的X80管线钢及其生产 工艺。
[0013] 根据本发明的在半钢条件下冶炼的X80管线钢的各组成成分的重量百分比为：C : 0.020?0.050%、Si:0.10?0.25%、Mn:1.73?1.93%、Nb :0.095?0.105%、Ti:0.01? 0. 025%、Cr :0. 02 ?0. 03%、M〇 :0. 15 ?0. 25%、Ni :0. 15 ?0. 20%、Cu :0. 20 ?0. 25%、 A1 :0.010 ?0.045%、N 彡 0.006%、0 彡 0.004%、P 彡 0.015%、S 彡 0.003% 以及余量的 铁和不可避免的杂质。
[0014] 根据本发明的在半钢条件下冶炼的X80管线钢的冶炼工艺包括依次进行的含钒 铁水提钒、半钢脱硫、转炉炼钢、LF炉精炼、RH炉精炼、连铸，其中，在转炉冶炼过程中全程 底吹氩气，且在RH炉精炼后进行喂钙线处理。
[0015] 由于含钒铁水具有带渣量大且渣态黏结的特点，若在铁水预处理深脱硫时采用常 规先脱硫后提钒的主工艺路线时，扒渣时间几乎为先提钒后脱硫工艺的2倍，则存在脱硫 渣黏结且不宜扒、易回硫等问题。本发明通过调整优化冶炼工艺，采用先提钒后脱硫的工艺 后，在不影响钒渣品质条件下，大大改善了半钢脱硫条件，半钢温度较铁水温度高约l〇〇°C。 其中，半钢是含钒铁水经过提钒后得到的，半钢中的C > 3. 4%，半钢出钢温度大于1340°C， 铁水中的钒、钛、硅等降低铁水粘度的元素均被氧化至较低水平，同时提钒后的半钢温度比 铁水温度高，更利于深脱硫处理，且在半钢脱硫条件下，渣态流动性好，脱硫渣易扒除，同时 还可以采用脱硫专用覆盖剂控硫，使转炉炼钢的入炉半钢中硫含量稳定达标。因此，在生产 硫含量较低的高级别钢种时采用辅流程对于硫的控制较为合适。
[0016] 同时，采用LF炉、RH炉精炼流程生产的管线钢洁净度可达到国际先进水平，充分 地发挥RH炉去气和脱除夹杂的功能，可生产更纯净、更洁净的管线钢。该工艺路线下铸坯 总氧含量最低，同时RH炉的脱氢能力较强，可使钢水中的氢含量降到2ppm以下，同时可将 管线钢的总氧、氮、氢含量等控制在更好水平。此外，在RH精炼处理后再进行喂钙线处理， 使钢中的A1203完全变性成球状钙铝酸盐夹杂。同时，该工艺路线将冶炼终点的碳含量控 制在0. 05%以下，硫含量控制在0. 02%以下，所获得的X80管线钢具有良好的洁净度。
[0017] 根据本发明的冶炼工艺，其主要技术措施及控制目标如下：
[0018] (1)碳的控制：一是在转炉炼钢终点吹炼至低碳；二是控制合金增碳量；三是控制 精炼过程的增碳量。
[0019] (2)硫的控制：一是含钒铁水提钒调渣后进行半钢深脱硫，将脱硫渣扒除干净；二 是控制转炉中的造渣增硫，并加入低硫废钢；三是可以采用钢包渣改质，并在LF炉精炼过 程中深脱硫；四是采用干净的双通钢包，以减少钢包污染。
[0020] (3)磷的控制：一是采用大渣量、双渣半钢低磷钢的冶炼方式；二是采用挡渣出 钢、红包出钢以及留钢等操作；三是在转炉出钢的过程中采用低磷金属Μη合金化。
[0021] (4)氮的控制：一是转炉炼钢全程底吹氩气；二是RH炉精炼时进行脱氮处理；三 是在连铸过程中保护浇铸。
[0022] (5)温度控制：一是控制半钢温度及其碳含量达标；二是采用红包出钢方式，减少 出钢温降；三是对LF炉精炼过程中的加热进行精确控制。
[0023] 具体地，本发明不仅要求所得管线钢中的0.015%，而且为确保管线钢的性 能，S < 0. 002%。其中，以重量百分比计，含钒铁水提钒后半钢中的C彡3. 4%且半钢出钢 温度为1340?1380°C ;转炉炼钢终点的钢水中的C含量为0. 02?0. 03% ;LF炉出站温度 为1585?1595°C，精炼过程的增碳量< 0. 01%。转炉炼钢起点的半钢中的S < 0. 002%， 转炉炼钢终点的钢水中的S彡0. 005%，LF炉精炼后的钢水中的S彡0. 002% ;转炉炼钢终 点的钢水中的P彡〇. 007%，LF炉精炼和RH炉精炼后的钢水中的P彡0. 003% ;RH炉精炼 后的钢水中的N彡0. 005% ;Mn含量控制在在1. 70?1. 90%之间。
[0024] 下面结合具体示例对本发明进行进一步的说明。
[0025] 示例 1 :
[0026] 半钢中的硫含量为0. 050%，半钢脱硫后的硫含量为0. 0005%，转炉冶炼终点的 钢水中的硫含量为〇. 0017%，LF炉出站后的钢水中的硫含量为0. 002%，RH炉出站后的铁 水中的硫含量为〇. 0016%，成品X80管线钢中的硫含量为0. 002%。
[0027] 转炉冶炼终点的钢水中的碳含量为0.03%，LF炉出站后的钢水中的碳含量为 0. 03%，RH炉出站后的铁水中的硫含量为0. 034%，成品X80管线钢中的硫含量为0. 04%。
[0028] 转炉冶炼终点的钢水中的磷含量为0.0079%，LF炉出站后的钢水中的磷含量 为0. 011 %，RH炉出站后的铁水中的磷含量为0. 0014 %，成品X80管线钢中的磷含量为 0· 014%。
[0029] LF炉出站后的铁水中的氮含量为0.0042%，RH炉出站后的铁水中的氮含量为 0. 0030%，成品X80管线钢中的氮含量为0. 0035%。
[0030] 转炉冶炼的终点温度为1708°c，LF炉的出站温度为1678°C，RH炉的出站温度为 1600°C，中包温度为1557°C。
[0031] 生产得到的成品X80管线钢的成分为：C :0. 04%，Si :0. 18%，Μη :1. 85%，P : 0. 014%, S ：0. 002, Cr ：0. 25%, Als ：0. 029%, Ni ：0. 17%, Ti ：0. 015%, Cu ：0. 23%, Mo ： 0. 19%，Nb :0. 104%以及余量的Fe和不可避免的杂质。
[0032] 示例 2 :
[0033] 半钢中的硫含量为0. 049%，半钢脱硫后的硫含量为0. 0013%，转炉冶炼终点的 钢水中的硫含量为〇. 0033%，LF炉出站后的钢水中的硫含量为0. 002%，RH炉出站后的铁 水中的硫含量为〇. 0017%，成品X80管线钢中的硫含量为0. 002%。
[0034] 转炉冶炼终点的钢水中的碳含量为0.03%，LF炉出站后的钢水中的碳含量为 0. 03%，RH炉出站后的铁水中的硫含量为0. 032%，成品X80管线钢中的硫含量为0. 04%。
[0035] 转炉冶炼终点的钢水中的磷含量为0.0066%，LF炉出站后的钢水中的磷含量 为0. 009 %，RH炉出站后的铁水中的磷含量为0. 0095 %，成品X80管线钢中的磷含量为 0· 010%。
【权利要求】
1. 一种在半钢条件下冶炼的X80管线钢，其特征在于，所述X80管线钢的各组成成分的 重量百分比为：C :0· 020 ?0· 050%、Si :0· 10 ?0· 25%、Mn :1· 73 ?1. 93%、Nb :0· 095 ? 0· 105%、Ti :0· 01 ?0· 025%、Cr :0· 02 ?0· 03%、M〇 :0· 15 ?0· 25%、Ni :0· 15 ?0· 20%、 Cu :0· 20 ?0· 25 %、A1 :0· 010 ?0· 045 %、N 彡 0· 006 %、0 彡 0· 004 %、P 彡 0· 015 %、 S < 0. 003%以及余量的铁和不可避免的杂质。
2. 如权利要求1所述的在半钢条件下冶炼的X80管线钢的生产工艺，其特征在于，所述 生产工艺包括依次进行的含钒铁水提钒、半钢脱硫、转炉炼钢、LF炉精炼、RH炉精炼、连铸， 其中，在转炉冶炼过程中全程底吹氩气，且在RH炉精炼后进行喂钙线处理。
3. 根据权利要求2所述的在半钢条件下冶炼的X80管线钢的生产工艺，其特征在于，以 重量百分比计，含钒铁水提钒后的半钢中的C彡3. 4%且半钢出钢温度为1340?1380°C ; 转炉炼钢终点的钢水中的C含量为0. 02?0. 03%，转炉出钢温度为1660?1710°C ;LF炉 出站温度为1585?1595°C，精炼过程的增碳量彡0. 01 %。
4. 根据权利要求2所述的在半钢条件下冶炼的X80管线钢的生产工艺，其特征在 于，以重量百分比计，转炉炼钢起点的半钢中的S < 0. 002%，转炉炼钢终点的钢水中的 S彡0· 005%，LF炉精炼后的钢水中的S彡0· 002%。
5. 根据权利要求2所述的在半钢条件下冶炼的X80管线钢的生产工艺，其特征在于，以 重量百分比计，转炉炼钢终点的钢水中的P彡〇. 008%，LF炉精炼和RH炉精炼后的钢水中 的 P < 0· 015%。
6. 根据权利要求2所述的在半钢条件下冶炼的X80管线钢的生产工艺，其特征在于，以 重量百分比计，RH炉精炼后的钢水中的N彡0. 005%，成品X80管线钢中的N彡0. 006%。
【文档编号】C21C7/00GK104046923SQ201410289559
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年6月25日 优先权日:2014年6月25日
【发明者】徐涛, 龚洪君, 熊开伟, 张龙超, 曾建华, 张开华, 杨晓东 申请人:攀钢集团西昌钢钒有限公司