本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种低磷、低硫抗硫管线钢连铸圆坯的生产方法。
背景技术：
抗酸管线钢在钢管内壁表面发生电化学腐蚀反应，h2s在钢--夹杂物界面空隙处形成h2，h2压力增大导致裂纹产生，造成爆管恶性事故发生。严重影响抗酸管的安全使用。
为避免爆管事故发生采取以下对策：（1）采用添加cu、ni、cr、w防止氢侵入并稳定腐蚀产物。（2）采用降低钢s、o含量以减少夹杂物数量和大小。（3）钙处理对钢中硫化物夹杂进行改质，控制夹杂物形态。
各钢厂普遍采用铁水预处理工艺冶炼低硫钢，工艺流程长，过渡依赖铁水预处理，增加工序成本，同时限制无铁水预处理厂家生产抗硫管线钢生产。
因此，开发一种抗硫管线钢的生产方法，缩短工艺流程，降低能耗，提高生产效率，降低生产成本势在必行。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种低磷、低硫抗硫管线钢连铸圆坯的生产方法。该发明能够缩短工艺流程，降低能耗，提高生产效率，具有重要的社会效益和经济效益。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种低磷、低硫抗硫管线钢连铸圆坯的生产方法，所述生产方法包括转炉冶炼、lf精炼、vd真空处理、连铸工序，具体工艺步骤如下所述：
所述生产方法包括转炉冶炼、lf精炼、vd真空处理、连铸工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）转炉冶炼工序：控制加入转炉的铁水p≤0.12%、s≤0.030%；出钢过程加入钢芯铝4.5～5.5㎏/t钢、加入低锰合金12～13㎏/t钢、精炼石灰5～6㎏/t钢、预熔渣6～7㎏/t钢，出钢时间4～8min，得到半钢钢水p≤0.011%；控制铁水p、s含量；为脱p、脱s创造有利条件，避免铁水p、s含量高造成脱p、脱s困难；
（2）lf精炼工序：精炼到位补加精炼石灰9～11㎏/t钢，精炼过程加入硅铁粉2.0～4.0㎏/t钢和铝粒0.3～1.0㎏/t钢进行扩散脱氧，得到钢水s≤0.002%、o≤40ppm；
（3）vd真空处理工序：钢水经vd真空处理，vd破空后喂钛0.4～0.5㎏/t钢、喂铝0.2～0.4㎏/t钢，软吹氩气3～8min后，开浇炉按0.2～0.4㎏/t钢喂入纯钙线，连浇炉按0.08～0.12㎏/t钢喂入纯钙线，保证ca/s＞1.5；
（4）连铸工序：钢水经连铸得到合格低磷、低硫抗硫管线钢连铸圆坯。
本发明所述步骤（1）、（2）中的精炼石灰：cao≥90%、活性度≥300；为脱硫创造有利条件，保证成品s含量满足要求。
本发明所述步骤（1）中的钢芯铝：容重3.3～3.9g/cm3，铝材含铝≥98%；所述步骤（1）中的预熔渣：cao：45～50%，al2o3：35～45%，mgo：3.0～8.0%。
本发明所述步骤（3）中的纯钙线，ca≥98%。
本发明所述步骤（1）转炉冶炼工序，出钢后，转炉留钢量为转炉容量的2～5%。
本发明所述步骤（4）连铸工序，铸坯切头≥1.5m、切尾≥3m。
本发明所述抗硫管线钢连铸圆坯化学成分组成及其质量百分含量为：c：0.11～0.14%、si：0.15～0.35%、mn：1.00～1.20%、p≤0.012%、s≤0.002%、tal：0.015～0.035%、cu：0.10～0.20%、ni：0.10～0.20%、cr≤0.06%、mo≤0.05%、v≤0.03%、ti：0.015～0.030%、nb：0.01～0.03%、ca：0.0015～0.0040%，余量为fe和不可避免的杂质。
本发明所述抗硫管线钢连铸圆坯气体含量：o≤40ppm、n≤70ppm、h≤2ppm。
本发明所述抗硫管线钢连铸圆坯夹杂物类型：a细系≤2.0级、a粗系≤2.0级，b细系≤2.0级、b粗系≤2.0级，c细系≤2.0级、c粗系≤2.0级，d细系≤2.0级、d粗系≤2.0级，a+b+c+d粗系≤6.0级、a+b+c+d细系≤6.0级；ds评级≤2.0级。
本发明所述抗硫管线钢连铸圆坯规格为φ300～600mm。
本发明设计思路：
钢包要求烘烤良好，避免钢包温度低增加精炼升温任务，同时可快速升温为脱硫创造有利条件，保证钢包无残钢、残渣，且钢包包沿残渣必须彻底清理避免残钢、残渣污染钢水。
废钢选用生铁块，废钢热压块等小块废钢，保证废钢熔化良好，同时避免加入含cr废钢造成成品cr含量高。
上一炉出钢后堵好出钢口避免前期下渣造成成品p高，转炉出钢前清理炉口、炉帽渣子，防止出钢过程炉口、炉帽氧化渣进入钢包，可有效避免钢水增p。控制好炉渣流动性，做好挡渣工作，重点防止下渣，留钢2～5t，防止出钢后期钢渣混冲造成钢水增p。
出钢过程加入钢芯铝4.5～5.5㎏/t钢，利用出钢过程中良好的搅拌作用确保氧含量充分与钢芯铝反应脱除，加入低锰合金12～13㎏/t钢、精炼石灰5～6㎏/t钢、预熔渣6～7㎏/t钢，合理的加料顺序可保证合金、精炼石灰、预熔渣充分熔化，同时合理的精炼石灰、预熔渣加入量可保证精炼石灰、预熔渣充分熔化，为精炼冶炼创造有利条件。
lf精炼到位补加精炼石灰，保证充分的渣量，降低渣中s含量浓度，降低钢水中s含量，精炼过程加入硅铁粉2.0～4.0㎏/t钢和铝粒0.3～1.0㎏/t钢进行扩散脱氧，可避免碳化硅增碳造成碳含量高，同时可保证钢水脱氧良好。
vd包盖粘渣处理干净，可避免炉盖上高硫粘渣脱落至钢水造成钢水s含量高。vd破空后喂钛0.4～0.5㎏/t钢、喂铝0.2～0.4㎏/t钢，软吹氩气3～8min后，开浇炉按0.2～0.4㎏/t钢喂入纯钙线，连浇炉按0.08～0.12㎏/t钢喂入纯钙线，保证ca/s合格。
连铸含钙钢水对塞棒侵蚀严重，造成塞棒控流困难，通过使用具有抗钙侵蚀的重钙塞棒可保证良好的控流能力，保证浇注液面平稳，避免液面波动影响铸坯质量；切头≥1.5m，切尾≥3m，可保证将表面及内部质量不良的铸坯充分切除掉，从而获得良好质量的铸坯。
本发明抗硫管线钢连铸圆坯标准参考yb/t4149-2006；低倍组织疏松和偏析评价标准参考gb/t1979-2001；夹杂物评级标准参考gb/t10561-2005。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、本发明取消了铁水预处理工艺，减少铁水预处理工艺所用钝化镁消耗，从而降低不可再生资源镁的消耗，达到降低生产成本的目的；同时避免了铁水预处理过程中的喷溅，确保生产安全。2、本发明因取消铁水预处理工艺，达到降低人员工资、辅料消耗、设备投资、设备维护等成本约20元/t钢，每年按生产15万吨抗硫管线钢连铸圆坯计算，可降低成本300万元/年。3、本发明抗硫管线钢连铸圆坯规格为φ300～600mm；产品夹杂物类型：a细系≤2.0级、a粗系≤2.0级，b细系≤2.0级、b粗系≤2.0级，c细系≤2.0级、c粗系≤2.0级，d细系≤2.0级、d粗系≤2.0级，a+b+c+d粗系≤6.0级、a+b+c+d细系≤6.0级；ds评级≤2.0级。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细地说明。
实施例1
本实施例抗硫管线钢连铸圆坯钢种为l245ncs，规格为φ600mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1，气体含量见表2。
本实施例抗硫管线钢连铸圆坯的生产方法包括转炉冶炼、lf精炼、vd真空处理、连铸工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：加入100t转炉的铁水p：0.12%、s：0.016%；出钢过程加入钢芯铝5.5㎏/t钢、加入低锰合金12.3㎏/t钢、精炼石灰5.5㎏/t钢、预熔渣6.7㎏/t钢；出钢时间6.5min，留钢5t，得到半钢钢水p：0.009%；
（2）lf精炼工序：精炼到位补加精炼石灰9.8kg/t钢，精炼过程加入硅铁粉3.6㎏/t钢和铝粒0.85㎏/t钢进行扩散脱氧，得到钢水s：0.0015%、o：10.2ppm；
（3）vd真空处理工序：vd破空后喂钛0.43㎏/t钢、喂铝0.31㎏/t钢，软吹氩气3min后，开浇炉按0.3㎏/t钢喂入纯钙线，保证ca/s比为1.53；
（4）连铸工序：铸坯切头1.5m。
本实施例抗硫管线钢连铸圆坯夹杂物类型情况见表3；夹杂物检测情况见表4。
实施例2
本实施例抗硫管线钢连铸圆坯钢种为l245ncs，规格为φ600mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1，气体含量见表2。
本实施例抗硫管线钢连铸圆坯的生产方法包括转炉冶炼、lf精炼、vd真空处理、连铸工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：加入100t转炉的铁水p：0.103%、s：0.030%；出钢过程加入钢芯铝5.3㎏/t钢、加入低锰合金12.6㎏/t钢、精炼石灰5.9㎏/t钢、预熔渣6.7㎏/t钢；出钢时间6min20s，留钢2t，得到半钢钢水p：0.006%；
（2）lf精炼工序：精炼到位补加精炼石灰10.6㎏/t钢，精炼过程加入硅铁粉3.8㎏/t钢和铝粒0.86㎏/t钢进行扩散脱氧，得到钢水s：0.0013%、o：10.6ppm；
（3）vd真空处理工序：vd破空后喂钛0.49㎏/t钢、喂铝0.36㎏/t钢，软吹氩气3min后，连浇炉按0.11㎏/t钢喂入纯钙线，保证ca/s比为2.00；
（4）连铸工序：铸坯切尾3.2m。
本实施例抗硫管线钢连铸圆坯夹杂物类型情况见表3；夹杂物检测情况见表4。
实施例3
本实施例抗硫管线钢连铸圆坯钢种为l245ncs，规格为φ600mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1，气体含量见表2。
本实施例抗硫管线钢连铸圆坯的生产方法包括转炉冶炼、lf精炼、vd真空处理、连铸工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：加入100t转炉的铁水p：0.097%、s：0.027%；出钢过程加入钢芯铝5.5㎏/t钢、加入低锰合金12.9㎏/t钢、精炼石灰5.8㎏/t钢、预熔渣6.8㎏/t钢；出钢时间6min10s，留钢4t，得到半钢钢水p：0.007%；
（2）lf精炼工序：精炼到位补加精炼石灰11㎏/t钢，精炼过程加入硅铁粉3.9㎏/t钢和铝粒0.87㎏/t钢进行扩散脱氧，得到钢水s：0.0012%、o：9.8ppm；
（3）vd真空处理工序：vd破空后喂钛0.5㎏/t钢、喂铝0.39㎏/t钢，软吹氩气7min后，连浇炉按0.1㎏/t钢喂入纯钙线，保证ca/s比为1.92；
（4）连铸工序：铸坯切头1.52m。
本实施例抗硫管线钢连铸圆坯夹杂物类型情况见表3；夹杂物检测情况见表4。
实施例4
本实施例抗硫管线钢连铸圆坯钢种为l245ncs，规格为φ600mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1，气体含量见表2。
本实施例抗硫管线钢连铸圆坯的生产方法包括转炉冶炼、lf精炼、vd真空处理、连铸工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：加入100t转炉的铁水p：0.103%、s：0.025%；出钢过程加入钢芯铝5.5㎏/t钢、加入低锰合金12.1㎏/t钢、精炼石灰5.1㎏/t钢、预熔渣6.2㎏/t钢；出钢时间6min5s，留钢3t，得到半钢钢水p：0.006%；
（2）lf精炼工序：精炼到位补加精炼石灰9.3㎏/t钢，精炼过程加入硅铁粉3.7㎏/t钢和铝粒0.87㎏/t钢进行扩散脱氧，得到钢水s：0.0013%、o：10.4ppm；
（3）vd真空处理工序：vd破空后喂钛0.41㎏/t钢、喂铝0.26㎏/t钢，软吹氩气8min后，连浇炉按0.091㎏/t钢喂入纯钙线，保证ca/s比为1.92；
（4）连铸工序：铸坯切头1.58m。
本实施例抗硫管线钢连铸圆坯夹杂物类型情况见表3；夹杂物检测情况见表4。
实施例5
本实施例抗硫管线钢连铸圆坯钢种为l245ncs，规格为φ600mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1，气体含量见表2。
本实施例抗硫管线钢连铸圆坯的生产方法包括转炉冶炼、lf精炼、vd真空处理、连铸工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：加入100t转炉的铁水p：0.102%、s：0.022%；出钢过程加入钢芯铝4.6㎏/t钢、加入低锰合金12.3㎏/t钢、精炼石灰5.2㎏/t钢、预熔渣6.2㎏/t钢；出钢时间6min20s，留钢2.5t，得到半钢钢水p：0.007%；
（2）lf精炼工序：精炼到位补加精炼石灰9.2㎏/t钢，精炼过程加入硅铁粉3.9㎏/t钢和铝粒0.89㎏/t钢进行扩散脱氧，得到钢水s：0.0012%、o：10.8ppm；
（3）vd真空处理工序：vd破空后喂钛0.41㎏/t钢、喂铝0.23㎏/t钢，软吹氩气5min后，连浇炉按0.093㎏/t钢喂入纯钙线，保证ca/s比为1.58；
（4）连铸工序：铸坯切尾3.1m。
本实施例抗硫管线钢连铸圆坯夹杂物类型情况见表3；夹杂物检测情况见表4。
实施例6
本实施例抗硫管线钢连铸圆坯钢种为l245ncs，规格为φ300mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1，气体含量见表2。
本实施例抗硫管线钢连铸圆坯的生产方法包括转炉冶炼、lf精炼、vd真空处理、连铸工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：加入100t转炉的铁水p：0.100%、s：0.020%；出钢过程加入钢芯铝5.3㎏/t钢、加入低锰合金12.1㎏/t钢、精炼石灰5.2㎏/t钢、预熔渣6.2㎏/t钢；出钢时间4.5min，留钢3.5t，得到半钢钢水p：0.011%；
（2）lf精炼工序：精炼到位补加精炼石灰9.5㎏/t钢，精炼过程加入硅铁粉2.0㎏/t钢和铝粒1.0㎏/t钢进行扩散脱氧，得到钢水s：0.0020%、o：7.9ppm；
（3）vd真空处理工序：vd破空后喂钛0.41㎏/t钢、喂铝0.21㎏/t钢，软吹氩气5min后，开浇炉按0.40㎏/t钢喂入纯钙线，保证ca/s比为2；
（4）连铸工序：铸坯切头1.7m。
本实施例抗硫管线钢连铸圆坯夹杂物类型情况见表3；夹杂物检测情况见表4。
实施例7
本实施例抗硫管线钢连铸圆坯钢种为l245ncs，规格为φ400mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1，气体含量见表2。
本实施例抗硫管线钢连铸圆坯的生产方法包括转炉冶炼、lf精炼、vd真空处理、连铸工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：加入100t转炉的铁水p：0.075%、s：0.015%；出钢过程加入钢芯铝4.9㎏/t钢、加入低锰合金12.3㎏/t钢、精炼石灰5.3㎏/t钢、预熔渣6.1㎏/t钢；出钢时间4.5min，留钢4.5t，得到半钢钢水p：0.008%；
（2）lf精炼工序：精炼到位补加精炼石灰9.0㎏/t钢，精炼过程加入硅铁粉4.0㎏/t钢和铝粒0.3㎏/t钢进行扩散脱氧，得到钢水s：0.0013%、o：7.5ppm；
（3）vd真空处理工序：vd破空后喂钛0.4㎏/t钢、喂铝0.2㎏/t钢，软吹氩气8min后，开浇炉按0.20㎏/t钢喂入纯钙线，保证ca/s比为2.15；
（4）连铸工序：铸坯切尾3.0m。
本实施例抗硫管线钢连铸圆坯夹杂物类型情况见表3；夹杂物检测情况见表4。
实施例8
本实施例抗硫管线钢连铸圆坯钢种为l245ncs，规格为φ300mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1，气体含量见表2。
本实施例抗硫管线钢连铸圆坯的生产方法包括转炉冶炼、lf精炼、vd真空处理、连铸工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：加入100t转炉的铁水p：0.083%、s：0.019%；出钢过程加入钢芯铝5.5㎏/t钢、加入低锰合金13㎏/t钢、精炼石灰6㎏/t钢、预熔渣7㎏/t钢；出钢时间4min20s，留钢3t，得到半钢钢水p：0.007%；
（2）lf精炼工序：精炼到位补加精炼石灰11㎏/t钢，精炼过程加入硅铁粉2.8㎏/t钢和铝粒0.56㎏/t钢进行扩散脱氧，得到钢水s：0.0007%、o：6.4ppm；
（3）vd真空处理工序：vd破空后喂钛0.48㎏/t钢、喂铝0.37㎏/t钢，软吹氩气6min后，连浇炉按0.12㎏/t钢喂入纯钙线，保证ca/s比为1.87；
（4）连铸工序：铸坯切头1.65m。
本实施例抗硫管线钢连铸圆坯夹杂物类型情况见表3；夹杂物检测情况见表4。
实施例9
本实施例抗硫管线钢连铸圆坯钢种为l245ncs，规格为φ500mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1，气体含量见表2。
本实施例抗硫管线钢连铸圆坯的生产方法包括转炉冶炼、lf精炼、vd真空处理、连铸工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：加入100t转炉的铁水p：0.069%、s：0.012%；出钢过程加入钢芯铝4.5㎏/t钢、加入低锰合金12.0㎏/t钢、精炼石灰5.0㎏/t钢、预熔渣6.0㎏/t钢；出钢时间4.0min，留钢4.2t，得到半钢钢水p：0.006%；
（2）lf精炼工序：精炼到位补加精炼石灰9㎏/t钢，精炼过程加入硅铁粉2.3㎏/t钢和铝粒0.73㎏/t钢进行扩散脱氧，得到钢水s：0.0011%、o：9.5ppm；
（3）vd真空处理工序vd破空后喂钛0.44㎏/t钢、喂铝0.40㎏/t钢，软吹氩气6min后，连浇炉按0.08㎏/t钢喂入纯钙线，保证ca/s比为1.53；
（4）连铸工序：铸坯切尾3.5m。
本实施例抗硫管线钢连铸圆坯夹杂物类型情况见表3；夹杂物检测情况见表4。
表1实施例1-9抗硫管线钢连铸圆坯化学成分组成及质量百分含量（%）
表1中成分余量为fe和不可避免的杂质。ca：0.0015～0.0040%
表2实施例1-9抗硫管线钢连铸圆坯气体含量（ppm）
表3实施例1-9抗硫管线钢连铸圆坯低倍组织疏松和偏析评价
表4实施例1-9抗硫管线钢连铸圆坯夹杂物检测情况
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。