[發明專利]一種RH-LF-RH精煉生產抗酸管線鋼的工藝

有效

• 申請號: 201210207751.1
• 申請日: 2012-06-18
• 公開（公告）號: CN102719614A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發明（設計）人: 成澤偉;王永勝
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: C21C7/064
• 分類號: C21C7/064;C21C7/10;C21C7/06;C21C7/068;C21C5/28
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

技術領域

本發明屬于高級別抗酸管線鋼的冶煉生產領域，涉及利用轉爐煉鋼和RH-LF-RH精煉準確控制鋼中成分的冶煉工藝，該工藝既能大大減輕轉爐脫碳負擔，降低鋼水氧化性和出鋼溫度，延長轉爐爐齡，又能充分發揮LF爐精煉脫硫功效，RH真空二次處理消除LF過程增碳的不利影響，減少強脫氧劑加入量，降低鋼中脫氧夾雜物，提高純凈度，爐次成分均勻，生產工藝穩定，可操作性強，滿足抗酸（抗HIC和SCC）管線鋼對低碳、低硫和高純凈度的成分控制要求。

背景技術

管道輸送是長距離輸送石油、天然氣最經濟、合理的運輸方式，具有高效、經濟、安全等特點。目前輸送管道正向大口徑、高壓力方向發展。管線鋼在要求高強度的同時還要求具有高的低溫止裂韌性和良好焊接性。而且20世紀70年代以來，各國石油、天然氣的開發條件發生了明顯變化，目前雖然天然氣在輸送前進行了凈化處理，但H₂S及水的存在引起管道腐蝕仍然不可避免。還有一些特殊油、氣輸送地區的管線鋼也會發生腐蝕現象。因此近年來管線鋼對抗腐蝕能力，特別是抗氫致裂紋（HIC）和硫化物應力腐蝕（SCC）的要求越來越高。

氫致裂紋(Hydrogen?Induced?Crack-HIC)是由腐蝕生成的氫原子進入鋼中，聚集在MnS與母材的界面上，沿著碳、錳和磷偏析的異常組織擴展或沿著帶狀組織相界擴展，當氫原子結合成氫分子，產生較大壓力，于是形成平行于軋制面，沿軋制方向的裂紋。

硫化物應力腐蝕(Stress?Corrosion?Cracking-SCC)是在H₂S和CO₂等腐蝕介質、土壤和地下水中各種酸離子的作用下，腐蝕生成的氫原子經鋼材表面進入鋼材內部，并逐步富集于應力集中區域，使鋼材脆化并沿垂直于拉伸力方向擴展而開裂。

具有高抗HIC和SCC能力的管線鋼成分設計思想為低碳、低硫、低磷、適宜錳含量、微合金化、高純凈度。同時結合熱控軋控冷（TMCP）工藝，降低宏觀偏析和帶狀組織，獲得穩定的雙相組織，保證管線鋼具有優良的力學性能和抗酸腐蝕性能。

碳是鋼中傳統的強化元素，也是最經濟的元素強化元素。然而碳對鋼的韌性、塑性、焊接性等有不利影響。并且隨著碳含量的增加，HIC敏感性增加。當碳含量低于0.11%時管線鋼可具有良好的焊接性。當碳含量超過0.05%時，將導致錳和磷的偏析加劇，當碳含量小于0.04%時，能有效防止HIC的產生。近代管線鋼的發展過程是不斷降低碳含量的過程，一般要求小于0.10%，對需要高韌性或抗酸（抗HIC和SCC）管線鋼則采用碳小于0.06%的超低碳含量設計。鋼水深脫碳主要是利用真空精煉處理，靠鋼水中的氧進行脫碳，通過降低[C]+[O]={CO}反應的CO氣體分壓，促進脫碳反應進行，生產低碳或超低碳鋼。鋼水真空脫碳最主要的設備為RH真空循環精煉和VD真空攪拌精煉。RH精煉具有反應速度快、效率高的特點。RH還可以進行吹氧強制脫碳，使鋼水碳含量降低至0.0010%以下。

硫是危害管線鋼質量的主要元素之一，它嚴重惡化管線鋼的抗酸（抗HIC和SCC）性能。研究表明：隨著鋼水中硫含量增加，裂紋敏感性顯著增加；只有當鋼中硫<0.0012%時，HIC明顯降低。另外，硫還導致管線鋼各向異性，在橫向和厚度方向上韌性惡化。管線鋼對硫含量的要求很苛刻，對于X60及以上級別抗酸管線鋼，要滿足制管后得到優良地抗酸（抗HIC和SCC）性能，鋼中C<0.04%，同時鋼中S<0.0010%。目前超深脫硫技術主要應用了系統控制的思想，從控制原輔材料中的硫含量著手，從鐵水預處理脫硫開始加強各個工序的脫硫，整體控制，分步實施，取得了很好的脫硫效果。鐵水預脫硫是一種較經濟、有效的脫硫方法，在工業生產中得到廣泛的采用。轉爐的脫硫能力相當有限。特別在鐵水原始硫含量很低的情況下，由于入爐的造渣料、廢鋼及耐火材料等爐料帶入的硫，往往出現轉爐過程回硫現象。因此、在轉爐出鋼后必須對鋼水進行爐外脫硫。利用LF爐電極加熱、鋼包底吹氬、造高堿度渣進行深脫硫，成品硫含量可降低至0.0005%。