屈服345MPa级抗氢致裂纹容器用钢的冶炼方法
【专利摘要】一种屈服345MPa级抗氢致裂纹容器用钢的冶炼方法，属于炼钢【技术领域】，适用碳含量在0.16-0.22％之间，锰含量在1.2-1.7％之间的抗氢致裂纹容器用钢。该类钢种应该将重点放在MnS和铝、氧夹杂物的控制上。铝、氧夹杂物的控制的关键点在于：转炉炉后加铝强脱氧，使用大流量氩气底吹以促进脱氧反应，LF精炼促进夹杂物上浮，RH不再进行调铝，RH软吹促进夹杂物上浮，RH处理结束后采用静置的方法促进铝、氧夹杂物上浮。MnS夹杂物控制的关键点在于：铁水预处理采用两次扒渣操作，LF深脱硫处理，RH精炼采用钙处理，以固定钢液中的游离状态硫元素。使用该工艺生产的345MPa级抗酸容器钢，其抗HIC性能检验，CLR、CTR和CSR指标均为0，0，0。
【专利说明】屈服345MPa级抗氢致裂纹容器用钢的冶炼方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于炼钢【技术领域】，特别是提供了一种屈服345MPa级抗氢致裂纹容器用 钢的冶炼方法。
【背景技术】
[0002] 在石油化工领域，近年来发生的一些由于H2S存在发生设备损坏或破裂事故，使得 人们对于H2S腐蚀环境下的容器用钢的抗氢致开裂（氢致裂纹简称HIC)性能提出了要求。
[0003] 研究表明，促使HIC发生的驱动力与晶格内溶解氢的浓度关系最为密切，HIC的 发生和发展主要经历以下几个阶段：第一阶段，氢进入钢表面后，滞留在晶格的界面处，特 别是一些受热压轧制时拉伸成边长条的夹杂物界面处，由于溶解氢变成氢分子而产生了内 应力，其大小等于所产生的氢分压；第二阶段，由于氢分压不断增加，晶格塑性变形，在变形 处，晶格的错位、空穴等缺陷增多，造成氢在该处的进一步聚集，即局部氢的浓度增加；第三 阶段，当聚集在该处的氢浓度超过了最低极值，即超过了该处界面的弹性形变范围，产生了 永久性变形，形成了沿杂质方向分布的氢损裂纹，这就是HIC的开始。这种永久性损伤进一 步为溶解氢提供了聚集的场所，又重新开始一个新的循环，这种循环不断重复，使得HIC得 以不断发展。
[0004] 通过对抗HIC性能不合的试样裂纹进行分析发现，裂纹位置有铝、氧类夹杂物和 条状的MnS夹杂物，这些夹杂物界面成为了氢的聚集地，从而影响了抗HIC性能。铝、氧夹 杂物和MnS夹杂物的有效去除，成为该类钢种的重要控制点之一。
[0005] 屈服345MPa级的抗氢致裂纹容器需要使用碳和锰元素来提高强度，较高的碳含 量会促进锰元素的偏析，从而当使用连铸板坯生产该类钢种时，易在铸坯心部形成MnS夹 杂物，从而影响抗氢致裂纹性能。另外铝、氧类夹杂物去除不充分，也会在铸坯心部聚集，从 而形成氢原子聚集的地带，因此该类钢种应该将重点放在MnS和铝、氧夹杂物的控制上。
[0006] 在抗氢致裂纹用钢方面，有以下几个资料公布：
[0007] 沙庆云等人公布了一种抗酸性低锰X70管线钢及其生产方法，申请号为 201110179851. 3,其公布了生产该种管线钢的成分和轧制工艺，其碳含量在0. 05-0. 07%之 间，Mn含量在1. 05-1. 25%之间。
[0008] 李少坡等人公布了一种正火态抗酸性热轧钢板及其制备方法，申请号为 201110335414. 6,其公布了该钢种成分及其制备方法，其碳含量在0.061-0. 151 %之间，Mn 含量在0. 5-0. 99%之间。
[0009] 成泽伟等人公布了一种RH-LF-VD精炼生产抗酸管线钢的工艺，申请号为 2012102000737. 9,其公布了利用转炉炼钢和RH-LF-VD精炼工艺控制铁水成分，生产低碳、 低硫的抗酸管线钢。
[0010] 田志红等人公布了低碳抗酸管线钢的制备方法，申请号为201310356491. 9,其公 布了该钢种的冶炼方法和成分体系，其碳含量在〇. 025-0. 045%之间，Mn含量在1. 0-1. 5% 之间。
[0011] 隋鹤龙等人公布了一种450MPa级抗氢致开裂压力容器用钢板及其生产方法，公 布了该钢种的成分体系和制作方法，其碳含量在〇. 13-0. 14%之间，锰含量在0. 9-0. 95% 之间。
[0012] 李云涛等人发表文章"高强度管线钢的抗氢致裂纹性能，钢铁研究学报，2008， 12"，研究了不同成分体系对抗氢致裂纹的影响，其研究对象碳含量在0. 06-0. 12%之间，Mn 含量在1. 15-1. 45%之间。
[0013] 许少普等人发表文章"特厚抗氢致裂纹及抗层状撕裂用Q345R钢板的开发，2011 年全国技术中心建设与新品开发研讨会"，其公布了碳含量在〇. 12-0. 16%之间，锰含量在 L 2-1. 35%之间的Q345R-Z35的钢种。
[0014] 以目前公布的资料来看，涉及抗氢致裂纹的文献，基本上碳元素含量设计均在 0. 16%以下，因为碳含量的增加会恶化抗氢致裂纹的性能。对于含碳量在0. 16-0. 22%之间 的抗氢致裂纹类钢种，公开的资料极少。
【发明内容】
[0015] 本发明的目的在于提供一种屈服345MPa级抗氢致裂纹容器用钢的冶炼方法，解 决含碳量在〇. 16-0. 22%之间钢种的抗氢致裂纹问题。。使用该工艺生产的345MPa级抗氢 致裂纹容器钢，其抗HIC性能检验，CLR、CTR和CSR指标均为0,0,0。
[0016] 345MPa级别抗氢致裂纹容器用钢的成分要求如下：
[0017]
【权利要求】
1. 一种屈服345MPa级抗氢致裂纹容器用钢的冶炼方法，其特征在于，冶炼该钢种 过程中铝、氧类夹杂物和MnS夹杂物的控制；适用碳含量在0. 16-0. 22 %之间，锰含量在 1. 2-1. 7%之间的抗氢致裂纹容器用钢； (1) 铝、氧夹杂物控制： 转炉出钢前在钢包底部加入1. 5-2. 2kg/t钢的铝篦子进行脱氧，出钢后，在渣面继续 加入0. 2-0. 5kg/t钢的铝篦子进行表面脱氧； LF前期加入l-2kg/t钢的铝粒，表面加入l-2kg/t钢的铝渣，加入铝渣为了表面脱氧和 提高渣的流动性；LF总处理时间在100-150min之间，以保证大颗粒铝氧类夹杂物的去除； RH喂硅钙线后使用60-100NL/min的软吹流量进行软吹，软吹时间在10-20min之间，软 吹后静置以促进夹杂物的去除，静置时间在5-10min之间； (2) MnS夹杂物控制： LF深脱硫处理，保证钢液中的硫含量小于等于0. 001 % ; RH钙处理使用喂硅钙线的方式进行，喂入的钙元素质量为0. 09-0. 13kg/t钢； 保证钙处理结束时刻，钢液中的Ca/S在4-6之间。
【文档编号】C22C33/04GK104451346SQ201410715579
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月29日 优先权日:2014年11月29日
【发明者】赵新宇, 刘洋, 秦丽晔, 邹扬, 赵楠, 樊艳秋, 甄新刚, 王海宝, 杨荣光, 郑展祥, 白占禄, 危尚好, 吕延春 申请人:首钢总公司