在半钢条件下冶炼的X80管线钢及其生产工艺

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。

说明书

技术领域

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。

背景技术

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。

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、轧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

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。

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％、Mn：1.73～1.93％、Nb：0.095～0.105％、Ti： 0.01～0.025％、Cr：0.02～0.03％、Mo：0.15～0.25％、Ni：0.15～0.20％、 Cu：0.20～0.25％、Al：0.010～0.045％、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

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。

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≥3.4％且半钢出钢温度为 1340～1380℃；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℃；LF炉出站温度为1585～1595℃，精炼过程的增碳量 ≤0.01％。

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≤0.002％,转炉炼钢终点的 钢水中的S≤0.005％，LF炉精炼后的钢水中的S≤0.002％。

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≤0.008％，LF炉精炼和RH 炉精炼后的钢水中的P≤0.015％。

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≤0.005％，成品X80管线钢 中的N≤0.006％。

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

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。

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％、Mo：0.15～0.25％、Ni：0.15～ 0.20％、Cu：0.20～0.25％、Al：0.010～0.045％、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。

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。

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100℃。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℃，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。

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Al2O3 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。

根据本发明的冶炼工艺，其主要技术措施及控制目标如下：

(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。

(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。

(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Mn合金化。

(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。

(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。

具体地，本发明不仅要求所得管线钢中的P≤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≥3.4％且半钢出钢温度为1340～1380℃；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℃，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≤0.005％，LF 炉精炼后的钢水中的S≤0.002％；转炉炼钢终点的钢水中的P≤0.007％，LF 炉精炼和RH炉精炼后的钢水中的P≤0.003％；RH炉精炼后的钢水中的 N≤0.005％；Mn含量控制在在1.70～1.90％之间。

下面结合具体示例对本发明进行进一步的说明。

示例1：

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0.0017％，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0.0016％，成品X80管线钢中的硫含量为 0.002％。

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％。

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％。

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％。

转炉冶炼的终点温度为1708℃，LF炉的出站温度为1678℃，RH炉的出 站温度为1600℃，中包温度为1557℃。

生产得到的成品X80管线钢的成分为：C：0.04％，Si：0.18％，Mn：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。

示例2：

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0.0033％，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0.0017％，成品X80管线钢中的硫含量为 0.002％。

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％。

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％。

LF炉出站后的铁水中的氮含量为0.0057％，RH炉出站后的铁水中的氮 含量为0.0034％，成品X80管线钢中的氮含量为0.0048％。

转炉冶炼的终点温度为1671℃，LF炉的出站温度为1663℃，RH炉的出 站温度为1601℃，中包温度为1550℃。

生产得到的成品X80管线钢的成分为：C：0.04％，Si：0.19％，Mn：1.84％， P：0.010％，S：0.002，Cr：0.25％，Als：0.036％，Ni：0.17％，Ti：0.019％， Cu：0.24％，Mo：0.20％，Nb：0.106％以及余量的Fe和不可避免的杂质。

综上所述，本发明的在半钢条件下冶炼X80管线钢具有良好的钢水洁净 度，且其属于高技术含量、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X80管线钢的冶炼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步 骤的温度和钢水质量，获得了良好性能的高级别X80管线钢，并进行具有较 好的应用前景。

尽管已经参照本发明的实施例具体描述了本发明，但是本领域的技术人 员应该知道，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对实施例做出各 种形式的改变。