X80管線鋼RH與VD工藝研究

X80 管管線線鋼鋼RH 與與 VD 工工藝藝研研究究 李李太太全全 朱朱坦坦華華 趙趙艷艷玲玲 河北鋼鐵集團(tuán)邯鄲鋼鐵公司新區(qū)煉鋼廠 邯鄲 056015 摘摘要要 從冶金效果 設(shè)備性能 工藝條件等方面對(duì) RH與VD二次精煉法進(jìn)行了全面的比較 分析 了兩種工藝VD與RH真空處理的特點(diǎn) 對(duì)兩種工藝下管線鋼中有害元素及夾雜物的控制進(jìn)行 了討論 為以后生產(chǎn)更高質(zhì)量的管線鋼積累經(jīng)驗(yàn) 關(guān)關(guān)鍵鍵詞詞 X80管線鋼 RH VD 爐外精煉 The Study for RH and VD Process to Produce Pipeline Steel X80 Taiquan Li Yanping Bao Jianhua liu Lina Han Baofan Sun LI Taiquan Zhu Tanhua Zhi Yanling The new steel making plant of Handan Iron and Steel Co Handan 056015 China Abstract The comparison between RH and VD process is presented in this article including process condition metallurgical effect It is analyzed the characteristic of two different process RH VD and discussed how to control the baleful element and the inclusion in pipeline steel From these practices we accumulate the experience for producing high quality oil pipe steel in the future KEY WORDS pipeline steel X80 RH VD refining 1 前前言言 真空精煉的主要目的是為了脫除鋼中 H O C N 以及去除夾雜 均勻鋼水成分和溫 度 在具有真空脫氣功能的精煉裝置中 VD 裝置和RH 裝置運(yùn)用最為廣泛 RH 裝置是一種鋼 水吸入式循環(huán)處理的真空精煉方法 其真空室下部設(shè)有兩支插入管可插入下面鋼水罐的鋼液中 對(duì) 其中一支插入管吹入Ar 氣使鋼液向上流動(dòng)進(jìn)入真空室處理 通過另一支插入管回流到鋼水罐中 如此進(jìn)行循環(huán)處理 而VD 裝置則是將鋼水罐放置在真空密封罐內(nèi)進(jìn)行真空處理 在管線鋼的 冶煉中 RH 和VD 起著重要的作用 但是不同的工藝流程中 真空處理起著不同的作用 對(duì) 管線鋼的質(zhì)量起著不同的影響 RH 和VD 的不同應(yīng)用 直接決定了整個(gè)流程各工序控制特點(diǎn) 本文就是研究應(yīng)用RH 和VD 冶煉X80 管線鋼的不同真空處理時(shí) 整個(gè)工藝流程的控制以及 不同流程下 各工序的特點(diǎn)及其對(duì)質(zhì)量的影響 2 LF VD 工工藝藝生生產(chǎn)產(chǎn)管管線線鋼鋼特特點(diǎn)點(diǎn) 工藝流程為 鐵水預(yù)處理 轉(zhuǎn)爐 L F VD 及鈣處理 澆鑄 VD 工藝下 由于后面工序脫碳能力不強(qiáng) 所以要求在轉(zhuǎn)爐控制下限的碳 在氧氣 頂 吹 轉(zhuǎn) 爐到吹煉后期 由于熔池中的碳已經(jīng)相當(dāng)?shù)?C O 反應(yīng)攪拌熔池基本結(jié)束 單靠氧槍吹氧只能 將出鋼碳吹到0 03 0 04 同時(shí)鋼水過氧化嚴(yán)重 熔池溫度過高也不利于脫磷 后部的工序 LF VD 沒有脫碳手段 從爐后出鋼后 鋼水始終處于一個(gè)漲碳的過程 要保證成品鋼碳 C 0 08 主要采取了以下幾個(gè)措施 1 轉(zhuǎn)爐出鋼碳控制在0 03 0 04 2 采用無碳磚罐 3 LF 采用長(zhǎng)弧埋弧加熱 減少電極增碳 4 合金用金屬錳代替錳鐵 其他合金用低碳合金 5 全 過程用無碳材料加在鋼水表面進(jìn)行保溫 有害元素及夾雜物的控制 1 S 的控制 經(jīng)鐵水脫硫 硫控制到0 002 精煉優(yōu)化還原 渣 雖然轉(zhuǎn)爐冶煉有一定的回硫 還是可以使硫控制在 20ppm 以下 2 P 的控制 出鋼到 LF 搬出這一過程中回磷比較嚴(yán)重 回磷率為 65 主要由兩個(gè)階段構(gòu)成 一是出鋼回磷 二 是LF 爐造還原渣過程中回磷 轉(zhuǎn)爐通過優(yōu)化造渣 擋渣 出鋼前扒渣等操作 控制出鋼磷 含量0 007 左右 可以保證成品鋼中P 0 011 3 T O 的控制 控制轉(zhuǎn)爐的下渣量 頂渣改 質(zhì) 喂Al 線吹A(chǔ)r 經(jīng)過LF 與VD 精煉 氧控制15ppm 以下 4 N 的控制 L F 造泡沫渣 埋弧加熱 經(jīng)RH 處理后基本上可以保證鋼中的氮含量在80ppm 以內(nèi) 5 在LF 后喂入鈣線 對(duì)夾雜物進(jìn)行變性 減少鋼中大型夾雜物水平 3 3 L F RH 工工藝藝生生產(chǎn)產(chǎn)管管線線鋼鋼特特點(diǎn)點(diǎn) 工藝流程為 鐵水預(yù)處理 轉(zhuǎn)爐 L F 及鈣處理 RH 澆鑄 這里RH 起脫氣凈化鋼液的作用 而深脫硫和鈣處理及RH 處理造成的溫度損失由LF 精煉 爐來分擔(dān) 針對(duì)脫磷 脫硫熱力學(xué)條件相互矛盾而管線鋼以要求 S P 同時(shí)低的特點(diǎn) 采用轉(zhuǎn) 爐重點(diǎn)脫磷 RH 和L F 重點(diǎn)脫硫的生產(chǎn)工藝 1 轉(zhuǎn)爐冶煉低磷鋼 采用早期加入大量石灰 以達(dá)到石灰飽和 加入硅石或硅鐵 加大渣量 增加渣中FeO 含量 低溫出鋼 2 還原脫硫 經(jīng) 過鐵水脫硫后 控制轉(zhuǎn)爐下渣 頂渣進(jìn)行改質(zhì) 在 LF 爐進(jìn)行還原脫硫 主要措施有 控制合 適的堿度 精煉渣的氧化性 流動(dòng)性 增大精煉渣的硫容量 4 不不同同工工藝藝的的冶冶煉煉實(shí)實(shí)踐踐 在某鋼廠采用以下兩種不同工藝下進(jìn)行了 X80 管線鋼的冶煉 都得到了理想的實(shí)物質(zhì)量 4 1 兩兩種種工工藝藝流流程程如如下下 工藝流程為 鐵水預(yù)處理 轉(zhuǎn)爐 L F 及鈣處理 RH 澆鑄 工藝流程為 鐵水預(yù)處理 轉(zhuǎn)爐 L F VD 及鈣處理 澆鑄 按不同流程所生產(chǎn)的X80 鋼的化學(xué)成分如表1 表2 所示 表表1 LF RH 工工藝藝生生產(chǎn)產(chǎn)X80 管管線線鋼鋼主主要要化化學(xué)學(xué)成成分分 wt 爐號(hào) 鋼水成 分CSiMnPSTiNbV備注 10 060 261 780 0080 003 0 025 0 08 0 06 20 080 241 780 0080 002 0 025 0 08 0 06 30 070 241 790 0080 002 0 025 0 08 0 06 40 080 241 780 0080 003 0 025 0 08 0 06 V Nb T 0 15 表表2 LF VD 工工藝藝生生產(chǎn)產(chǎn)X80 管管線線鋼鋼主主要要化化學(xué)學(xué)成成分分 wt 爐號(hào) 鋼水 成分CSiMnPSTiNbV備注 10 0360 221 76 0 00750 003 0 025 0 08 0 06 20 0380 241 770 010 002 0 025 0 08 0 06 30 0320 221 780 0080 002 0 025 0 08 0 06 V Nb T 0 15 40 0330 241 770 0080 002 0 025 0 08 0 06 4 2 討討論論與與分分析析 1 P 的的控控制制 0 200 400 600 800 鐵水轉(zhuǎn)爐LFVD 不同工序 P PPM 0 500 1000 鐵水轉(zhuǎn)爐LFRH 不同工序 P ppm 圖圖 1 兩種工藝下不同工序磷的控制兩種工藝下不同工序磷的控制 兩種工藝流程所生產(chǎn)的X80 各工序鋼中 P 的過程變化見圖1 由圖1 可見 在現(xiàn)有生產(chǎn)條件 下 即使不進(jìn)行鐵水脫磷處理 也可控制轉(zhuǎn)爐終點(diǎn) P 不大于90ppm 兩種流程的控制磷關(guān) 鍵工序都在轉(zhuǎn)爐 通過合理的轉(zhuǎn)爐吹煉及造渣制度 扒渣及檔渣操作 降低鋼中的的磷及控 制出鋼回磷 RH 及VD 過程增磷不明顯 回磷主要發(fā)生在LF 工序 而回磷的主要原因是 在 LF 深脫硫過程中 必須對(duì)鋼水及爐渣進(jìn)行深脫氧 此時(shí)渣中 P5十 也被還原而使鋼中 P 增加 2 S 的控制的控制 20 50 30 20 0 20 40 60 鐵水轉(zhuǎn)爐LFRH 不同工序 S ppm 18 70 30 20 0 50 100 鐵水轉(zhuǎn)爐LFVD 不同工序 S ppm 圖圖 2 兩種工藝下不同工序硫的控制兩種工藝下不同工序硫的控制 兩種工藝流程所生產(chǎn)的X80 各工序鋼中 S 的過程變化見圖2 鋼水脫硫反應(yīng)是在鋼渣界 面上進(jìn)行的 轉(zhuǎn)爐出鋼過程加入含鋁渣的鋼包改質(zhì)劑 出完鋼后喂入鋁線 同時(shí)對(duì)頂渣和鋼 水進(jìn)行脫氧 在極短的時(shí)間內(nèi)將鋼水中及頂渣中的氧脫至最低 提高脫硫反應(yīng)速率和脫硫程 度 在渣鋼界面有鋁富集 該界面處氧含量極低 使硫反應(yīng)速度較快 此時(shí)鋼包底吹氬不易 過大 否則會(huì)降低鋁在鋼渣界面的富集 不利于脫硫 兩種工藝流程中 LF 爐都是控制鋼中硫 的關(guān)鍵環(huán)節(jié) 保持合理的精煉渣堿度及氧化性 流動(dòng)性可以大幅度降低鋼中的硫 3 N 的的控控制制 43 53 42 13 32 24 0 10 20 30 40 50 60 VDRHVDRHVDRH 鑄坯氮含量 ppm 真空處理脫氮率 真空處理脫氮量ppm 圖圖 3 不同工藝下氮控制不同工藝下氮控制 可以看出在本試驗(yàn)的條件下 RH 和VD 工藝鑄坯中氮含量分別為53ppm 和43ppm VD 工 藝中鑄坯中的氮比RH 的要低很多 同時(shí)VD 的脫氮率為42 也比RH 的脫氮率13 要高很多 在此工藝條件下VD 真空處理脫氮效果要比RH 好 4 T O 的的控控制制 17 16 15 5 16 16 5 17 17 5 VDRH 鑄坯氧含量 ppm 圖圖 4 不同工藝下鑄坯不同工藝下鑄坯 T O 精煉過程中要對(duì)鋼水進(jìn)行深脫氧 造好還原渣 加強(qiáng)對(duì)鋼中夾雜物去除及球化處理 RH 和 VD 工藝下鑄坯全氧分別為16ppm 和17ppm 當(dāng)前國(guó)外鑄坯中的全氧控制水平平均在 15ppm 二者的控制和國(guó)外的控制水平相近 可以看出二者都能使鋼中全氧達(dá)到較低的水平 5 鑄坯中夾雜物 鑄坯中夾雜物 LF VD工藝生產(chǎn)X70鑄坯中夾雜物類型 58 23 13 6 鈣鋁酸鹽夾雜 鈣鋁酸鹽與 CaS MnS復(fù)合夾雜 Al2O3夾雜 其他 LF RH工藝生產(chǎn)X70鑄坯中夾雜物類型 73 21 3 3 鈣鋁酸鹽與 CaS MnS復(fù)合夾雜 鈣鋁酸鹽夾雜 Al2O3夾雜 其他 圖圖 5 鑄坯中夾雜物類型鑄坯中夾雜物類型 從上圖可以看出 RH 工藝中氧化鋁夾雜所占的比例較小 夾雜物變性要充分 說明 RH 的鋼液循環(huán)對(duì)夾雜物的充分上浮與去除有利 LF VD工藝生產(chǎn)X70鑄坯中夾雜物尺寸分布 67 30 2 1 2 5 2 5 5 5 10 10 LF RH工藝生產(chǎn)X70鑄坯中夾雜物尺寸分布 60 29 10 1 2 5 2 5 5 5 10 10 圖圖 6 鑄坯中夾雜物尺寸分布鑄坯中夾雜物尺寸分布 2 4 2 48 2 36 2 38 2 4 2 42 2 44 2 46 2 48 2 5 VDRH 鑄坯中夾雜物數(shù)量 個(gè) mm 2 圖圖 7 鑄坯中夾雜物數(shù)量鑄坯中夾雜物數(shù)量 可以從上圖看出 RH 和VD 工藝下鑄坯中小于10 m 的夾雜物都占99 左右 鑄坯中夾雜 物數(shù)量分別為2 48 個(gè) m m 2和2 4 個(gè) m m 2 鋼中夾雜物的數(shù)量也比較少 說明這兩種工藝都能 達(dá)到相同的實(shí)物質(zhì)量 都能達(dá)到較高的純凈度 5 結(jié)結(jié)論論 1 RH 與VD 工藝下生產(chǎn)的X80 管線鋼鑄坯中T O 的平均17ppm 和16ppm 顯微夾雜物個(gè) 數(shù)分別為2 48 個(gè) m m 2和2 4 個(gè) m m 2 達(dá)到很高的潔凈度水平 RH 在此試驗(yàn)中僅作為純 凈鋼液的作用 與VD 一樣都達(dá)到了較高的鋼水純凈度 2 兩種工藝都能使磷控制在90ppm 以下 LF 有回磷 因此要控制