本发明涉及冶金技术领域，特别是涉及一种低钢级管线洁净钢及冶炼工艺。
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，输送管道的安全可靠离不开钢材质量保障，具有较高洁净度、较好低温韧性的钢板才能占据市场。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，会导致焊接裂纹及超声波探伤不合格，降低钢板力学性能。
技术实现要素：
为了解决以上技术问题，本发明提供一种低钢级管线洁净钢，其化学成分及质量百分比如下：c:0.04％～0.07％，si:0.10％～0.35％，mn:1.00％～1.50％，p≤0.015％，s:0.0020％～0.0050％，nb:0.030％～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。
技术效果：本发明通过对夹杂物产生机理进行系统分析，结合生产实际情况，制定了一种管线洁净钢及冶炼工艺，提高了钢水的洁净度，满足了客户要求。低钢级管线钢要求低碳、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。
本发明进一步限定的技术方案是：
前所述的一种低钢级管线洁净钢，其化学成分及质量百分比如下：c:0.060％，si:0.281％，mn:1.011％，p:0.013％，s:0.0041％，nb:0.038％，ti:0.013％，ni:0.019％，cr:0.02％，cu:0.019％，alt:0.037％，mo:0.007％，v:0.001％，ca:0.0019％，ceq:0.27％，pcm:0.13％。
前所述的一种低钢级管线洁净钢，其化学成分及质量百分比如下：c:0.041％，si:0.121％，mn:1.191％，p:0.012％，s:0.0030％，nb:0.066％，ti:0.012％，ni:0.011％，cr:0.03％，cu:0.011％，alt:0.033％，mo:0.008％，v:0.001％，ca:0.0016％，ceq:0.28％，pcm:0.13％。
前所述的一种低钢级管线洁净钢，其化学成分及质量百分比如下：c:0.050％，si:0.181％，mn:1.311％，p:0.012％，s:0.0031％，nb:0.066％，ti:0.011％，ni:0.019％，cr:0.02％，cu:0.011％，alt:0.036％，mo:0.009％，v:0.001％，ca:0.0018％，ceq:0.27％，pcm:0.13％。
前所述的一种低钢级管线洁净钢，其化学成分及质量百分比如下：c:0.046％，si:0.304％，mn:1.236％，p:0.011％，s:0.0048％，nb:0.053％，ti:0.013％，ni:0.019％，cr:0.03％，cu:0.011％，alt:0.039％，mo:0.006％，v:0.001％，ca:0.0019％，ceq:0.28％，pcm:0.13％。
前所述的一种低钢级管线洁净钢，其化学成分及质量百分比如下：c:0.054％，si:0.228％，mn:1.120％，p:0.009％，s:0.0021％，nb:0.033％，ti:0.011％，ni:0.011％，cr:0.02％，cu:0.011％，alt:0.035％，mo:0.009％，v:0.001％，ca:0.0016％，ceq:0.27％，pcm:0.13％。
本发明的另一目的在于提供一种低钢级管线洁净钢冶炼工艺，具体包括以下流程：
s1、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％，转炉使用废钢，确保出钢硫达到≤0.010％，转炉出钢加铝块进行强脱氧，加入量为35kg/100ppm，为lf脱硫做好准备；
s2、lf主要负责脱硫及合金化，成品硫设定为0.002％～0.005％；
s3、rh真空处理，真空度小于3mpa，纯真空时间18min以上，rh真空结束后喂入150m～200m无缝纯钙线进行钙处理，钙处理后进行12分钟静搅；
s4、ccm浇注过程中过热度控制在30℃～35℃，配合使用电磁搅拌技术，确保低倍评级达到yb/t4003标准c1.0或b0.5以内。
本发明的有益效果是：
(1)本发明中低钢级管线钢成品合金元素较少，合金化压力较小，将成品硫设定为0.002％～0.005％，其目的主要是得到高硫钢水，为生产高熔点的cas-al2o3类型固态夹杂物提供前提条件；
(2)本发明中低真空度延长真空时间可以最大限度减少钢水中的气体含量，提高钢水的洁净度；
(3)本发明中rh真空结束后进行钙处理，此时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，钙处理后静搅，保证了钢水中的夹杂物能够充分上浮；
(4)本发明中ccm浇注过程过热度控制在30℃～35℃，高过热度有利于提高钢水在静搅、转运、浇注过程中动力学、热力学条件，保证得到的固态夹杂物充分上浮去除，有效提高钢水洁净度；
(5)本发明中ccm浇注过程配合使用电磁搅拌技术，减少中心偏析，防止mns夹杂的生成。
具体实施方式
本发明提供一种低钢级管线洁净钢，其化学成分及质量百分比如下：c:0.04％～0.07％，si:0.10％～0.35％，mn:1.00％～1.50％，p≤0.015％，s:0.0020％～0.0050％，nb:0.030％～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。
冶炼工艺包括以下流程：
s1、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％，转炉使用废钢，确保出钢硫达到≤0.010％，转炉出钢加铝块进行强脱氧，加入量为35kg/100ppm，为lf脱硫做好准备；
s2、lf主要负责脱硫及合金化，成品硫设定为0.002％～0.005％；
s3、rh真空处理，真空度小于3mpa，纯真空时间18min以上，rh真空结束后喂入150m～200m无缝纯钙线进行钙处理，钙处理后进行12分钟静搅；
s4、ccm浇注过程中过热度控制在30℃～35℃，配合使用电磁搅拌技术，确保低倍评级达到yb/t4003标准c1.0或b0.5以内。
实施例1-5提供的一种低钢级管线洁净钢，其化学成分及质量百分比如表1所示，其冶炼过程具体工艺参数如表2所示。
表1：实施例冶炼化学成份(％)
表2冶炼及夹杂物检测情况
本发明对夹杂物产生机理进行了详尽分析，通过特殊的成份设计结合钙处理技术得到稳定的cas-al2o3类型的固态夹杂物，通过合理的30～35度高过热度控制，保证夹杂物上浮去除，从而得到钢水纯净度更高的洁净钢水，有效提高了钢水质量，满足客户要求。工艺改进后有效改善了钢水洁净度，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。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。