本发明属于冶金领域，涉及一种控制管线钢大型夹杂物的生产工艺。
背景技术：
随着世界经济能源需求的不断增加，对石油、天然气的管道输送依赖越来越大，输送管道的服役环境要求越来越苛刻，要求具备耐高压、大口径、深海、抗震耐酸性能，因此对管道母材性能的要求越来越严格，具有较高洁净度、较好低温韧性的钢板才能占据市场，在这种需求背景下，同高校一起合作攻关了纯净钢冶炼课题，通过对夹杂物产生机理进行系统分析，结合生产实际情况，制定了一种控制管线钢大型夹杂物的生产工艺，提高了钢水的纯净度，满足了客户要求。
管线钢要求低碳、低磷、低硫，主要采用铝、石灰为主要原料，因此，会产生大量的CaO、Al2O3系列夹杂物，通过热力学进行分析：
[Ca]+1/3(Al2O3)→(CaO)+2/3[Al]
ΔG0＝-356297.7+71.8T
[Ca]+[O]→(CaO)
ΔG0＝-645421+146T
[Ca]+[S]→(CaS)
ΔG0＝-530900+116.2T
(CaO)+[S]→(CaS)+[O]
ΔG0＝114521-29.8T
当RH真空结束后进行钙处理，按热力学分析可知，钢液中Ca先与夹杂物Al2O3以及钢中的O、S反应，生成CaO及CaS，并与剩余的Al2O3结合形成CaO-Al2O3-CaS，然后夹杂物中CaO与钢中S发生反应，导致夹杂物中CaO含量降低。由于在低的T.O含量下，CaO与S反应程度大，因此，通过降低钢水T.O含量，使夹杂物中CaO与S发生反应，导致夹杂物中CaO含量降低，最终就会形成CaS-Al2O3。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种控制管线钢大型夹杂物的生产工艺，从产品成份设计、脱硫、转炉脱氧、LF弱脱硫工艺、RH真空后定量钙处理、CCM低温浇注技术相互配合，从而确保了管线钢钢水纯净度的有效改善。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种控制管线钢大型夹杂物的生产工艺，其特征在于该方法具体步骤如下：
1)管线钢，根据夹杂物控制形成机理对管线钢成份进行了合理的设计，采用了一种低氧高硫的成份设计；其成份按重量百分比为C 0.04～0.07％，Si0.10～0.35％，Mn 1.30～1.70％，P≤0.015％，S≤0.0050％，Nb 0.010～0.070％，Ti 0.006～0.020％，Ni≤0.30％，Cr≤0.30％，Cu≤0.30％，Al 0.015～0.050％，余量为Fe和杂质；
2)铁水预处理，脱硫站采用液态氧化钙与镁粉混合喷吹的方式进行脱硫，脱硫结束后进行深扒渣处理，脱硫站脱硫标准≤0.005％，转炉使用自产废钢，确保转炉出钢硫达到≤0.010％，转炉出钢加铝块进行强脱氧，加入量35Kg/100ppm，为LF脱硫做好准备；
3)LF担负脱硫及合金化任务，管线钢成品硫设定上限≤0.005％，一方面防止硫化锰夹杂的产生，另一方面防止RH真空后回硫导致成品成分超内控，其目的是弱化LF钢渣界面的反应，同时为高硫低氧的钢水环境做准备；
4)RH真空处理，真空度小于3MPa，纯真空时间不低于15分钟，低真空度延长真空时间可以最大限度的减少钢水中的气体含量，提高钢水的洁净度，RH真空结束后进行120米无缝纯钙线进行钙处理，此时的钢水环境处于高硫低氧的环境，有利于形成CaS-Al2O3类型的固态夹杂物，钙处理后进行15分钟的静搅，保证了钢水中的夹杂物能够充分上浮；
5)CCM浇注过程中采用低过热度、电磁搅拌技术，确保低倍评级达到冶标C1.0以内，减少中心偏析，防止MnS夹杂的发生。
步骤3)中，管线钢成品硫控制在0.002～0.004％。步骤2)中，转炉出钢时采用强脱氧工艺，保证转炉出钢后硫含量≤0.010％，减轻LF脱硫压力。
管线钢主要用于石油、天然气等输送管道，产品性能应满足极寒地带、高压输送，高强度超低温冲击韧性，长距离输送还必须具有良好的焊接性能。一旦管线钢板母材存在大量的大尺寸夹杂物，会导致超声波探伤不合格，并成为氢致裂纹源，最终降低了钢板力学性能。
通过对含有不同类型夹杂物(CaO-CaS,CaS-Al2O3,CaO-Al2O3)的管线钢进行夹杂物检测，得出大尺寸夹杂物成分主要以钙铝酸盐为主，此类夹杂物中高熔点CaO-CaS或CaS-Al2O3夹杂物要比低熔点钙铝酸盐夹杂物更容易上浮，同时，将夹杂物控制为高熔点且不易变形的CaS-Al2O3夹杂物，可以有效降低铸坯中大尺寸夹杂物成分。通过实验室和工业实验研究，得出CaS-Al2O3夹杂物是在高硫(≥13ppm)和低T.O含量(≤11ppm)下形成，因此，在管线钢生产中，一方面适当提高钢水硫含量，同时，RH处理中提高夹杂物去除效率，保证RH处理后钢水T.O含量在11ppm以内。当钢水硫含量和T,O稳定控制后，Ca处理后即可将夹杂物控制为CaS-Al2O3夹杂物。
本发明通过工艺改进，提高了产品的低温韧性，减少了大尺寸夹杂物的对钢板性能的危害，提高了制管后的焊接性能，经济效益显著。
本发明采用一种创新的生产方式达到提高钢水纯净度的目的，从产品成份设计、脱硫、转炉脱氧、LF弱脱硫工艺、RH真空后定量钙处理、CCM低温浇注技术相互配合，从而确保了管线钢钢水纯净度的有效改善。
本发明同时适用于其它低碳合金钢的纯净钢生产。
具体实施方式
一种控制管线钢大型夹杂物的生产工艺，其成份按重量百分比为C 0.04～0.07％，Si 0.10～0.35％，Mn 1.30～1.70％，P≤0.015％，S≤0.0050％，Nb 0.010～0.070％，Ti 0.006～0.020％，Ni≤0.30％，Cr≤0.30％，Cu≤0.30％，Al 0.015～0.050％，余量为Fe和杂质；具体步骤如下：
通过对夹杂物形成机理进行了系统分析，产品设计采用了高硫低氧设计，利于形成CaS-Al2O3类型的固态夹杂物。
铁水预处理采用液态石灰与镁粉进行混合脱硫，通过深扒渣确保入炉铁水硫≤0.005％，转炉使用自产废钢，减少转炉冶炼过程增硫量，转炉出钢时采用强脱氧工艺，按100ppm氧加入35Kg纯铝块进行强脱氧，保证转炉出钢后硫含量≤0.010％，减轻LF脱硫压力。
LF主要作用升温、脱硫、合金化，由于脱硫压力的减少，大大弱化了渣钢间的反应，在产品设计的影响下，LF出钢硫稳定在0.002～0.004％之间，为生成CaS-Al2O3类型的固态夹杂物提供前提条件。
RH采用高真空度、延长真空处理时间，可以有效去除了钢水中N、H、O有害气体，真空结束后进行定量120米无缝纯钙线钙处理，钙处理结束后进行15分钟静搅，保证夹杂物充分上浮，提高钢水纯净度。
CCM浇铸过程采用10～20度的低过热度浇注，同时使用电磁搅拌工艺，保证铸坯芯部质量，抑制硫化锰夹杂的产生。
实施例
一种控制管线钢大型夹杂物的生产工艺，通过合理的成份设计、铁水预处理深脱硫、LF脱硫工艺、RH高真空脱气、定量钙处理工艺、CCM低温浇注技术，提高钢水纯净度，改善铸坯内部质量，提高了经济效益。
本实施例选择X60、X70、X80钢种,其化学成分见表1、表2、表3，整个冶炼过程控制如下：
表1X60化学成份(％)
表2X70化学成份(％)
表3X80化学成份(％)
生产过程及夹杂物检测结果见表4、表5、表6。
表4夹杂物检查结果
表5夹杂物检查结果
表6夹杂物检查结果
本发明通过工艺改进，提高了产品的低温韧性，减少了大尺寸夹杂物的对钢板性能的危害，提高了制管后的焊接性能，本发明同时适用于其它低碳合金钢的纯净钢生产。