管線鋼的合金成分設(shè)計(jì)與性能要求

管線鋼的合金成分設(shè)計(jì)與性能要求

1油氣輸送管道管道運(yùn)輸是一條長(zhǎng)距離輸送石油、天然氣的最經(jīng)濟(jì)、最合理的運(yùn)輸方式。目前,全世界石油、天然氣管線總長(zhǎng)已超過(guò)230×104km,并以每年4～5×104km的速度增長(zhǎng)。我國(guó)自1958年第一條長(zhǎng)距離輸油管道建成以來(lái),經(jīng)過(guò)幾十年的努力,到1996年建成投運(yùn)的輸送原油、天然氣、成品油管線總長(zhǎng)達(dá)21408km。隨著20世紀(jì)90年代西部石油、天然氣勘探開(kāi)發(fā)的巨大發(fā)展,庫(kù)爾勒→鄯善、靖邊→北京輸氣管道以及寶雞→彭州輸油管道等多條管道建設(shè),從1997～2000年建設(shè)的輸油管線長(zhǎng)為1273km,中哈、中俄輸油管線,中俄輸氣管線等多條跨國(guó)管道建設(shè),油氣輸送管道有10000～20000km的建設(shè)任務(wù),因此,21世紀(jì)初我國(guó)管道建設(shè)將出現(xiàn)一個(gè)新的高潮,這對(duì)我國(guó)的冶金行業(yè)和制管行業(yè)的發(fā)展提供了機(jī)遇和挑戰(zhàn)。由于石油、天然氣資源通常位于邊遠(yuǎn)和環(huán)境惡劣的地區(qū),輸送管線輸送壓力較大、介質(zhì)復(fù)雜且有腐蝕性,并且管線的拼裝環(huán)焊一般在野外進(jìn)行,這不僅要求管線鋼具有高的強(qiáng)度,而且要求應(yīng)有好的韌性、抗疲勞性能、抗斷裂特性和耐腐蝕性能,同時(shí)還要求力學(xué)性能的改善不應(yīng)當(dāng)惡化鋼的焊接性能和加工性能。為此,管線鋼材質(zhì)已由最初的普碳鋼發(fā)展到滿足API標(biāo)準(zhǔn)的鈮系微合金鋼或鈮、鋇等復(fù)合微合金鋼。多年來(lái)管線鋼的進(jìn)步與發(fā)展表明,合金成分設(shè)計(jì)、冶金技術(shù)和控軋控冷三者之間的最佳結(jié)合是決定管線鋼綜合性能的根本。本文針對(duì)近年來(lái)管線鋼的生產(chǎn)實(shí)踐,從管線鋼的性能要求入手,綜合評(píng)述了管線鋼的合金成分設(shè)計(jì),典型生產(chǎn)工藝及相應(yīng)的實(shí)物水平及我國(guó)管線鋼進(jìn)一步的發(fā)展方向。2管道電纜的性能要求2.1s42mpas12,b35.2.34.5.275.17.5.277.25.1.4.4壓力和強(qiáng)度為了提高輸送效率,對(duì)大型油、氣田的輸送和管線設(shè)計(jì)而言,傾向于提高工作壓力和輸送管徑,因此,對(duì)管線鋼的強(qiáng)度要求越來(lái)越高。目前,管線鋼的強(qiáng)度已由最初的σs≥289MPa(X42),提高到σs≥482MPa(X70)、σs≥551MPa(X80),而X100也在開(kāi)發(fā)之中。管線鋼的強(qiáng)度包括拉伸強(qiáng)度(σb)和屈服強(qiáng)度(σs)。強(qiáng)度隨材料成分的不同變化很大,而處理狀態(tài)不同,強(qiáng)度變化也很大。一般來(lái)說(shuō),鋼的屈服強(qiáng)度增加其塑性、夏比沖擊功等將減少,這給輸送高壓介質(zhì)并要求韌性、HIC等性能良好的高強(qiáng)鋼生產(chǎn)帶來(lái)了矛盾,因此,促使人們通過(guò)固溶強(qiáng)化、晶粒細(xì)化等強(qiáng)化手段來(lái)使管線鋼達(dá)到要求的性能。2.2方式二:殘余元素+殘余物+氫脆性斷裂面韌性是管線鋼的重要性能之一,它包括沖擊韌性、斷裂韌性等。由于韌性的提高受到強(qiáng)度的制約,因此管線鋼生產(chǎn)常常采用晶粒細(xì)化這種唯一既可提高強(qiáng)度又能提高韌性的強(qiáng)韌化手段,另外,夾雜物對(duì)管線鋼的韌性具有嚴(yán)重的危害性,因此,降低鋼中有害元素含量并進(jìn)行夾雜物變性處理是提高韌性的有效手段。為預(yù)防管線脆性斷裂,一般要求管子的落錘撕裂試驗(yàn)(DWTT-DropWeightTearTest)得到的斷裂剪切百分比達(dá)到50或80,可得到止裂效果。而對(duì)于韌性材料,則要求管材的上平臺(tái)能CVN達(dá)到某一數(shù)值可得到止裂,這就需要提高材料的韌性值。這樣,隨著管徑和環(huán)向應(yīng)力的增加,對(duì)材料韌性提出的要求越來(lái)越高,表1列出國(guó)外重要工程管道的韌性指標(biāo)。2.3化學(xué)成分對(duì)復(fù)合材料焊接性的影響鋼的焊接性是指材料對(duì)焊接加工的適應(yīng)性,即在一定的焊接條件下獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度。它包括結(jié)合性能(即在焊接加工時(shí)金屬形成完整的焊接接頭的能力)和使用性能(即已焊接成的焊接接頭在使用條件下安全運(yùn)行的能力)。改善高強(qiáng)度鋼焊接性的措施是多方面的,首先,鋼的化學(xué)成分對(duì)高強(qiáng)度鋼的焊接性有直接的重大影響,提高焊接性能的有效措施是降低C、P、S含量和選擇適當(dāng)?shù)暮辖鹪?。其?適當(dāng)控制Ti、Al等的氮化物和Ti的氧化物對(duì)降低淬硬性和防止冷裂紋及提高韌性也有好處,加Ca、RE等對(duì)防止冷裂紋和層狀撕裂及提高韌性也有效果。2.4抗scc機(jī)制在輸送富含H2S氣體的管線內(nèi)易發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)而從陰極析出氫原子,氫原子在H2S的催化下進(jìn)入鋼中導(dǎo)致管線鋼出現(xiàn)兩種類型的開(kāi)裂,即氫致裂紋(HIC)硫化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂(SCC),如圖1所示。氫致裂紋(HIC)是因腐蝕生成的氫原子進(jìn)入鋼后,富集在MnS/αFe的界面上,并沿著碳、錳和磷偏析的異常組織擴(kuò)展或沿著帶狀珠光體和鐵素體間的相界擴(kuò)展,而當(dāng)氫原子一旦結(jié)合成氫分子,其產(chǎn)生的氫壓可達(dá)300MPa左右,于是在鋼中產(chǎn)生平行于軋制面,沿軋制向的裂紋。由于HIC的形成不需要外加應(yīng)力,它生成的驅(qū)動(dòng)力是靠進(jìn)入鋼中的氫產(chǎn)生的氫氣壓,因此把由氫氣壓導(dǎo)致的裂紋稱為氫致裂紋(HydrogenInducedCracking)。硫化物應(yīng)力腐蝕斷裂(StressCorrasionCracking-SCC)是在H2S和CO2腐蝕介質(zhì)、土壤和地下水中碳酸、硝酸、氯、硫酸離子等作用下腐蝕生成的氫原子經(jīng)鋼表面進(jìn)入鋼內(nèi)后,向具有較高三向拉伸應(yīng)力狀態(tài)的區(qū)域富集,促使鋼材脆化并沿垂直于拉伸力方向擴(kuò)展而開(kāi)裂。應(yīng)力腐蝕斷裂事先沒(méi)有明顯征兆,易造成突發(fā)性災(zāi)難事故。由于SCC和HIC具有極大的危害性,一旦發(fā)生往往導(dǎo)致災(zāi)難性后果,國(guó)外對(duì)管線鋼的抗SCC和HIC進(jìn)行了深入的研究,就產(chǎn)生HIC的三個(gè)條件即氫侵入、氫產(chǎn)生、氫擴(kuò)展應(yīng)采取的防止措施如表2。對(duì)于管線鋼抗HIC性能的衡量目前尚無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),日本、美國(guó)等為四川含H2S氣田提供的鋼管,其抗HIC指標(biāo)通常在NACE標(biāo)準(zhǔn)溶液中CLR(裂紋長(zhǎng)度率)≤15%;CTR(裂紋寬度率)≤3%;CSR(裂紋敏感率)≤1.5%?？傊?日益惡化的油氣田環(huán)境對(duì)管線鋼的性能要求愈來(lái)愈嚴(yán)格,而美國(guó)石油學(xué)會(huì)(API)制定的APISpec5L標(biāo)準(zhǔn)只是個(gè)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn),只是提供管線工程選材的最低限度技術(shù)要求,從工程條件出發(fā)提出的訂貨要求則有許多附加的條件,加上國(guó)內(nèi)外鋼廠間的劇烈競(jìng)爭(zhēng),如何嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)以提高管線鋼性能非常重要。3抗滑樁材料的設(shè)計(jì)為滿足管線鋼高強(qiáng)度、高韌性、良好的焊接性能及抗HIC、SCC性能,通常采用降碳提錳并采用Nb、V、Ti微合金化的合金成分設(shè)計(jì)方案,并與冶金技術(shù)和控軋控冷相結(jié)合,具體思路如下。3.1材料的設(shè)計(jì)(1)錳對(duì)抗hec性能的影響碳是低碳鋼傳統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)的強(qiáng)化元素,但它對(duì)鋼的焊接性能、力學(xué)性能及抗HIC性能影響很大。從國(guó)際焊接學(xué)會(huì)(I.I.W)規(guī)定的碳當(dāng)量Ceq和裂紋敏感指數(shù)Pcm可以看出碳是影響焊接性能最敏感的一個(gè)元素;另外,鋼的強(qiáng)度隨碳含量的增加而提高,而沖擊韌性則明顯下降,因此為滿足高強(qiáng)度與高韌性的良好匹配,最根本的途徑是降低碳含量,并通過(guò)其它手段提高強(qiáng)度。對(duì)于抗HIC性能要求嚴(yán)格的輸氣管線,當(dāng)w(C)>0.05%時(shí),w(Mn)>1.10%的管線鋼不具有抗HIC的腐蝕能力,其裂紋長(zhǎng)度率(CLR)和裂紋敏感率(CTR)均隨錳含量提高而增大。當(dāng)w(C)<0.05%時(shí),錳含量的變化則不影響鋼的HIC性能。同時(shí),HIC性能的惡化與鋼中偏析帶直接有關(guān),將碳降低到一定的程度有利于碳偏析的改善。但是,w(C)>0.02%時(shí),晶界的結(jié)合強(qiáng)度極低,這不僅降低了母材的韌性,同時(shí)使熱影響區(qū)的晶界呈完全脆化狀態(tài)。目前管線鋼的碳含量一般為w(C)=0.025%～0.12%,并趨向于向低碳或超低碳方向發(fā)展。(2)影響補(bǔ)碳含量和強(qiáng)度的因素錳在鋼中主要起固溶強(qiáng)化作用,根據(jù)API標(biāo)準(zhǔn),管線鋼通常選擇w(Mn)≯1.5%以彌補(bǔ)碳含量降低造成的強(qiáng)度損失。并且,近年來(lái)的研究表明,w(Mn)<2.0%時(shí)鋼的強(qiáng)度隨錳含量的增加而提高,而沖擊韌性下降的趨勢(shì)甚小,且不影響其脆性轉(zhuǎn)變溫度,這為開(kāi)發(fā)高韌性管線鋼創(chuàng)造了極為有利的條件。但是,錳含量過(guò)高會(huì)造成鋼板帶狀組織嚴(yán)重,韌性降低及各向異性等問(wèn)題。(3)鈦在管線鋼中的應(yīng)用鈮、釩、鈦是作為提高低碳錳鋼強(qiáng)度的微合金化元素而加入到鋼中,它們?cè)阡撝械淖饔檬歉鞑幌嗤?但都是通過(guò)晶粒細(xì)化和沉淀硬化(包括應(yīng)變誘導(dǎo)析出)來(lái)影響鋼的性能。鈮能產(chǎn)生非常顯著的晶粒細(xì)化及中等程度的沉淀強(qiáng)化作用,并可改善低溫韌性。因此,鈮是管線鋼中唯一不可缺少的微合金元素。由于碳和氮含量的增加都使奧氏體中的鈮含量下降,因此,為有效發(fā)揮鈮對(duì)抑制奧氏體再結(jié)晶的作用,應(yīng)盡可能采用低的碳和氮含量。鈦可產(chǎn)生強(qiáng)烈的沉淀強(qiáng)化及中等程度的晶粒細(xì)化作用。鈦的化學(xué)活性很強(qiáng),易與鋼中的C、N、O、S形成化合物,為了降低鋼中固溶氮含量,通常采用微鈦處理使鋼中的氮被鈦固定,間接提高了鈮的強(qiáng)化作用,同時(shí),TiN可有效阻止奧氏體晶粒在加熱過(guò)程中的長(zhǎng)大,起直接強(qiáng)化作用。另外,鈦還可作為鋼中硫化物變性元素使用,以改善鋼板的縱橫性能差。釩的溶解度較低,與鈮相比對(duì)奧氏體晶粒及阻止再結(jié)晶的作用很弱,主要是通過(guò)鐵素體中C、N化合物的析出對(duì)強(qiáng)化起作用,此外,V能產(chǎn)生中等程度的沉淀強(qiáng)化作用。(4)u3000酸、堿和銅的含量硫是管線鋼中最為有害的元素之一,它嚴(yán)重惡化管線鋼的抗HIC和SCC性能。法國(guó)SchawwinholdD等人研究表明:隨著鋼中硫含量的增加,裂紋敏感率顯著增加;只有當(dāng)w([S])<0.0012%時(shí),HIC明顯降低,甚至可以忽略(如圖2所示)。同時(shí),硫還影響管線鋼的沖擊韌性,從圖3可見(jiàn),硫含量升高沖擊韌性值急劇下降。另外,硫還導(dǎo)致管線鋼各向異性,在橫向和厚度方向上韌性惡化。因此,硫含量是管線鋼要求最為苛刻的指標(biāo),某些管線鋼要求w([S])小于50×10-6、20×10-6甚至10×10-6。管線鋼對(duì)硫的控制要綜合考慮鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐冶煉、爐外精煉等各個(gè)環(huán)節(jié)上的諸多因素,尤其是采用合適的爐外精煉手段如噴粉、渣洗及鈣處理等技術(shù)。如新日鐵大分廠采用RH-Injection法噴吹CaO-CaF2粉劑4～5kg/t后,鋼中硫(wS)穩(wěn)定在0.0005%左右。磷在管線鋼中是一種易偏析元素,尤其是當(dāng)w(P)>0.015%時(shí),磷的偏析急劇增加,并促使偏析帶硬度增加,使HIC性能下降,同時(shí),磷還惡化焊接性能,顯著降低鋼的低溫沖擊韌性,提高鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度,使鋼管發(fā)生冷脆。對(duì)于高質(zhì)量的管線鋼應(yīng)嚴(yán)格控制鋼中的磷含量。氫是導(dǎo)致白點(diǎn)和發(fā)裂的主要原因,管線鋼中的氫含量越高,HIC產(chǎn)生的幾率越大,腐蝕率越高,平均裂紋長(zhǎng)度增加越顯著。采用RH、DH或吹氬均可降低鋼中的氫含量,新日鐵名古屋廠采用RH處理后鋼中w([H])=1.5×10-6。鋼中T[O]值代表鋼中氧化物夾雜的數(shù)量,鋼中氧化物夾雜是產(chǎn)生HIC和SCC的根源之一,并危害鋼的各種性能,為減少氧化物夾雜的數(shù)量,一般把鑄坯中w(T[O])值控制在(10～20)×10-6。表3列出國(guó)際通用埋弧焊管用鋼板的交貨技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(化學(xué)成分),以供參考。表3中碳當(dāng)量為裂紋敏感指數(shù)為3.2確定工藝制度管線鋼的生產(chǎn)工藝,包括煉鋼和軋鋼工藝。制定工藝制度時(shí),各廠都根據(jù)所煉級(jí)別管線鋼的成分和性能要求及生產(chǎn)設(shè)備來(lái)確定,并采用相應(yīng)的工藝措施(如表4所示)。3.2.1低硫鐵水的方法為了保證管線鋼的低硫含量,在煉鋼前要求鐵水預(yù)處理,這是一個(gè)既方便又經(jīng)濟(jì)可獲得低硫鐵水的方法。通常要用噴射、攪拌等鐵水脫硫方法,把碳化鈣、鎂或石灰等脫硫劑噴入魚(yú)雷罐或鐵水罐中,把鐵水硫(wS)從300×10-6降低到50×10-6以下。3.2.2頂?shù)状禑挼膬?yōu)點(diǎn)轉(zhuǎn)爐冶煉除脫硫外還有脫磷任務(wù),多次造渣是耗時(shí)、不經(jīng)濟(jì)的方法,而頂?shù)讖?fù)合吹煉不僅可以達(dá)到降磷、硫,降低氧化性氣氛,而且還可減少噴濺,強(qiáng)化冶煉。3.2.3空脫氣、lf精、噴粉、硅鈣等管線鋼常采用的爐外精煉的方法有RH真空脫氣、LF精煉、鋼包噴粉、喂硅鈣及稀土線等。尤其是RH及鈣處理已成為高級(jí)別管線鋼生產(chǎn)不可缺少的工藝措施。3.2.4避免表面裂紋目前連鑄已取代模注而成為管線鋼生產(chǎn)的主流。在管線鋼連鑄生產(chǎn)中,如何防止大顆粒夾雜物、成分偏析、表面和內(nèi)部裂紋是提高材質(zhì)的主要課題。防止鋼水從鋼包到中間包及中間包到結(jié)晶器的二次氧化非常重要,一般采用氬氣保護(hù)。此外,連鑄坯在1300℃以上時(shí),應(yīng)避免快速噴水冷卻,以免產(chǎn)生表面裂紋。同時(shí),連鑄采用電磁攪拌、輕壓下技術(shù)以及防止液相穴內(nèi)富集溶質(zhì)母液的流動(dòng)等技術(shù)對(duì)降低合金元素偏析有很大作用。3.2.5物理、化學(xué)、形貌為充分利用晶粒細(xì)化的效果,實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度和韌性的匹配,大多數(shù)的管線鋼都采用控制軋制的方式生產(chǎn),它通過(guò)高溫奧氏體區(qū)形變?cè)俳Y(jié)晶、低溫奧氏體未再結(jié)晶區(qū)的變形、(γ→α)的富化生核,以及(γ→α)兩相區(qū)形變來(lái)取得最佳的細(xì)化效果。鋼的微合金化、軋制工藝、晶粒細(xì)化三者是密切相關(guān)的,控軋過(guò)程包含著極為豐富的物理冶金內(nèi)容。對(duì)于X70級(jí)以上的管線鋼采用一般的軋后冷卻是不夠的,要應(yīng)用控制冷卻的手段來(lái)調(diào)整鐵素體晶粒尺寸、貝氏體類型及其比例、碳氮化物析出相的數(shù)量和粒度分布。4管架的典型生產(chǎn)過(guò)程4.1日本、加拿大鋼鐵公司、中國(guó)鐵水處理→頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐→二次冶金→澆鑄此工藝被大多數(shù)的鋼廠所采納,如日本的新日鐵、德國(guó)蒂森、加拿大鋼鐵公司和我國(guó)的寶鋼、武鋼、鞍鋼、本鋼、攀鋼等,而又根據(jù)各個(gè)鋼廠不同級(jí)別管線鋼的不同要求和各自的二次冶金裝置分為三大類。4.1.1和鋼包噴粉生產(chǎn)的管線鋼工藝流程為:鐵水預(yù)處理→頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐→LF、CAS等→澆鑄。采用此工藝流程的鋼廠大多未裝備昂貴的RH真空處理裝置,為生產(chǎn)管線鋼而采用LF、CAS-OB或鋼包噴粉等精煉手段。如澳大利亞鋼鐵公司采用吹氬和鋼包噴粉生產(chǎn)電阻焊管線鋼、鞍鋼采用了ANS-OB,邯鋼采取LF精煉爐等。以此工藝冶煉的管線鋼由于未經(jīng)RH真空處理,氫和氮含量相對(duì)較高,通常用于生產(chǎn)輸油用低級(jí)別管線。澳大利亞鋼鐵公司管線鋼的生產(chǎn)路線為:鐵水預(yù)處理→270t頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐→鋼包噴粉→保護(hù)澆鑄生產(chǎn)要點(diǎn)如下。(1)在魚(yú)雷罐中進(jìn)行鐵水脫硫,噴吹鎂石灰,使硫含量降到90×10-6;(2)鐵水入轉(zhuǎn)爐前扒渣,使用低硫廢鋼;(3)轉(zhuǎn)爐采用頂?shù)讖?fù)合吹煉,并過(guò)裝5～10t,實(shí)行留鋼、渣操作;(4)出鋼時(shí)向鋼包加入高堿度合成渣;(5)鋼包噴吹前氬攪拌,CaSi加入量以Ca/Al達(dá)0.2為標(biāo)準(zhǔn),平均加鈣量為0.5kg/t。4.1.2抗放空氣工藝及主要工藝做法工藝流程為:鐵水預(yù)處理→頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐→RH多功能精煉→澆鑄。此工藝幾乎是管線鋼的標(biāo)準(zhǔn)工藝流程,即二次冶金采用RH真空脫氣,并通過(guò)噴粉或通過(guò)合金溜槽加入脫硫劑(如寶鋼)深脫硫及鈣處理技術(shù)進(jìn)行夾雜物變性處理等多功能精煉手段來(lái)滿足高級(jí)別輸油氣管線的質(zhì)量要求,此流程為國(guó)內(nèi)外許多廠家所采用,如新日鐵的名古屋、大分廠,加拿大鋼鐵公司、寶鋼、本鋼等,現(xiàn)以伊里湖廠為例,簡(jiǎn)介如下。加拿大鋼鐵公司伊里湖廠生產(chǎn)抗HIC的X52ERW管線鋼工藝為:鐵水預(yù)處理→230t轉(zhuǎn)爐→RH-PB→喂線站→保護(hù)澆鑄→控制軋制生產(chǎn)要點(diǎn)如下。(1)魚(yú)雷罐噴吹脫硫劑脫硫,脫硫劑成分為w(CaC2)=64%、w(C)=20%、12%煤、w(MgO)=6%,把0.025%的平均出鐵硫含量脫到0.002%(質(zhì)量分?jǐn)?shù));(2)轉(zhuǎn)爐冶煉采用廠內(nèi)低硫廢鋼,出鋼前將80%石灰、15%螢石、5%鋁的混合料加入鋼包進(jìn)行初步脫硫;(3)RH處理時(shí),在下部噴嘴噴吹石灰-螢石-氧化鎂-二氧化硅混合料或通過(guò)合金加料系統(tǒng)加入石灰-螢石-氧化鎂脫硫團(tuán)料實(shí)現(xiàn)二次脫硫,另外,在RH裝置上還進(jìn)行化學(xué)加熱(Al-OB)和添加微調(diào)合金;(4)RH處理后,在吹氬攪拌站噴射CaSi線,進(jìn)行夾雜物形態(tài)控制。4.1.3lf-roh法工藝流程為:鐵水預(yù)處理→頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐→RH和LF雙聯(lián)→澆鑄。此工藝多為雖有RH真空處理,但不具備RH深脫硫技術(shù)的鋼廠所采用,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(lái)分擔(dān),此工藝多用于生產(chǎn)抗HIC性能的高級(jí)別輸氣用管線鋼。采用此工藝的有新日鐵名古屋廠、中國(guó)的寶鋼、武鋼和攀鋼等?，F(xiàn)以寶鋼高韌性X70鋼生產(chǎn)工藝為例簡(jiǎn)介如下。寶鋼高韌性X70鋼生產(chǎn)工藝為:鐵水三脫→300t頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐→LF處理→RH及鈣處理→板坯連鑄→板坯再加熱→控軋控冷→卷取。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),寶鋼采用轉(zhuǎn)爐重點(diǎn)脫磷,RH和LF重點(diǎn)脫硫的試驗(yàn)方案。(1)低磷鋼的轉(zhuǎn)爐和精煉①早期加入大量石灰,以達(dá)到石灰飽和;②加入硅石或硅鐵,加大渣量;③增加渣中FeO含量;④低溫出鋼。(2)脫硫劑頂渣改質(zhì)法①?gòu)腞H真空溜槽向真空室加入由石灰與螢石組成的脫硫劑;②頂渣改質(zhì),使R≥3,w(TFe)≤3%;③在脫硫的同時(shí)加入鋁,脫硫后w([S])≤20×10-6。(3)渣深脫氧脫氧①采用CaO-Al2O3系高堿度合成渣脫硫;②鋼包渣深脫氧,渣中w(FeO+MnO)≤2%;③提高底吹氬流量,加強(qiáng)攪拌,以強(qiáng)化渣鋼界面脫硫反應(yīng)。脫硫后鋼中w([S])≤10×-6,ηs=87%。4.2廢鋼質(zhì)量的要求廢鋼→超高功率電弧爐→LF/VD→澆鑄,此工藝為電爐廠標(biāo)準(zhǔn)工藝流程。我國(guó)的舞鋼就采用此工藝生產(chǎn)X56管線鋼,