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-100℃低温无缝 钢管钢的生产方法

阅读：345发布：2020-09-29

专利汇可以提供-100℃低温无缝钢管钢的生产方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种-100℃低温无缝钢管钢的生产方法，先采用超高功率电弧炉冶炼，控制钢水终点碳 ≤0.04％和终点磷≤0.003％，出钢时加入Al球和CaBaAlSi复合脱氧剂脱氧，然后经LF精炼，采用大渣量隔离空气操作，用Ca线处理改变夹杂物形态，接着VD 真空处理，最后采用圆坯连铸机保护浇铸圆管坯，直接用于轧管得到低温无缝钢管。本发明生产的-100℃低温无缝钢管钢质纯净度高，气体含量低，有害元素P、S含量低，生产流程短，成本低，市场竞争力强，可广泛推广应用。，下面是-100℃低温无缝钢管钢的生产方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种-100℃低温无缝钢管钢的生产方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)电弧炉冶炼
以废钢和生铁为原料，采用高阻抗超高功率电弧炉冶炼初炼钢水，控制初炼钢水终点碳≤0.04％和磷≤0.003％；出钢前加入Ni板随钢包进行烘烤使钢水的氢含量降低；出钢，该过程中向初炼钢水分别加入Al球和CaBaAlSi复合脱氧剂进行脱氧；
(2)LF精炼
将步骤(1)所得钢水转入LF精炼炉时，直接采用80～90％的石灰和10～20％的合成渣混合造泡沫渣，采用大渣量隔离空气操作，渣量占钢水重量的1.2～1.8％，使所述LF精炼炉的钢包和电极给钢水的增碳量＜0.03％；精炼结束后，按照0.10～0.18kg/t钢的添加量用喂丝机向钢水喂入纯Ca线，将钢水中的夹杂物变为球形，然后采用钢包底吹氩气对钢水静吹15min以上，吹氩强度使钢水不裸露即可，出钢；
(3)VD 真空处理
将步骤(2)所得钢水转入VD真空炉抽真空，在真空度＜67Pa保持大于15min，直至钢水中炉渣不再发泡时停止抽真空，打开VD真空炉的真空盖，利用钢包底吹氩气对钢水静吹大于18min；
(4)圆坯连铸
将步骤(3)所得钢水采用圆坯连铸机浇铸，得到圆坯，直接用于轧管，得到低温无缝钢管。
2.根据权利要求1所述的-100℃低温无缝钢管钢的生产方法，其特征在于所述原料包括55～65％的废钢和35～45％的生铁。
3.根据权利要求1所述的-100℃低温无缝钢管钢的生产方法，其特征在于所述使钢水氢含量降低的具体方法是：出钢前2h按照25～28kg/t钢的添加量将Ni板加入到所述电弧炉的钢包中，随钢包进行烘烤，烘烤温度＞800℃。
4.根据权利要求1所述的-100℃低温无缝钢管钢的生产方法，其特征在于步骤(1)所述出钢采用偏心炉底出钢，电弧炉的出钢温度为1630～1650℃，所述Al球和CaBaAlSi复合脱氧剂的添加量分别为3.3～3.8kg/t钢、2.0～2.5kg/t钢。
5.根据权利要求1所述的-100℃低温无缝钢管钢的生产方法，其特征在于所述高阻抗超高功率电弧炉为70吨高阻抗超高功率。
6.根据权利要求1所述的-100℃低温无缝钢管钢的生产方法，其特征在于步骤(2)所述出钢的温度为1640～1660℃。
7.根据权利要求1所述的-100℃低温无缝钢管钢的生产方法，其特征在于所述圆坯的规格为Φ200mm～Φ430mm，圆坯的气体含量为：H 0.00004～0.00007％，O 0.0012～
0.0018％，N 0.0030～0.0050％，有害元素P 0.005～0.008％、S 0.001～0.004％。
8.根据权利要求1所述的-100℃低温无缝钢管钢的生产方法，其特征在于所述低温无缝钢管的化学成分按重量含量计为：C0.06～0.10％、Si 0.21～0.33％、Mn0.48～
0.58％、P≤0.008％、S≤0.004％、Ni3.4～3.7％、Al0.03～0.06％、余量为铁和不可避免的杂质。

说明书全文

-100℃低温无缝钢管钢的生产方法

技术领域

[0001] 本发明的实施方式涉及冶金领域，更具体地，本发明的实施方式涉及一种-100℃低温无缝钢管钢的生产方法。

背景技术

[0002] 随着我国经济的高速发展，国内石油、化工等能源行业需要大量低温用钢来制造各种液化石油气、液氨、液氧、液氮的生产及存储设备。根据我国“十二五”规划，未来五年将优化石化能源的发展，加快油气资源的开发。这将给低温服役条件下能源生产及存储设备制造行业提供广阔的市场及发展机遇，同时也会促进耐低温材料的发展。由于容器特殊用途，对低温钢性能的要求更加严格，首先要保证在使用温度下具有足够的抗脆性开裂的能力，要求产品不仅具有高的强度，而且还要具备高的低温冲击韧性，因此低温管对钢质纯净度要求很高，而且随着温度的降低对钢的纯净度要求更高。

[0003] CN103131963发明专利提出低温用无缝钢管材料及其制备方法，钢材冶炼生产工艺为：铁水预处理→转炉冶炼→LF精炼→VD脱气→圆坯连铸，该方法是采用转炉长流程工艺线生产，对铁水进行了深脱硫预处理，保证钢质纯净度，生产周期长，成本高，竞争力差；而且该方法生产的有害元素P含量高，都在0.013％以上，不利于产品的低温冲击韧性；VD 真空后喂硅钙线，钢中球状夹杂物颗粒细小且多，不容易上浮去除，严重影响产品的低温冲击性能。

发明内容

[0004] 本发明克服了现有技术的不足，提供一种-100℃低温无缝钢管钢的生产方法，以期望可以解决现有-100℃低温钢生产周期长、成本高，竞争力差，有害元素高，夹杂物颗粒多，低温冲击韧性低的问题。

[0005] 为解决上述的技术问题，本发明的一种实施方式采用以下技术方案：

[0006] 一种-100℃低温无缝钢管钢的生产方法，包括以下步骤：

[0007] (1)电弧炉冶炼

[0008] 以废钢和生铁为原料，采用高阻抗超高功率电弧炉冶炼初炼钢水，控制初炼钢水终点碳≤0.04％和磷≤0.003％；出钢前加入Ni板随钢包进行烘烤使钢水的氢含量降低；出钢，该过程中向初炼钢水分别加入Al球和CaBaAlSi复合脱氧剂进行脱氧；

[0009] (2)LF精炼

[0010] 将步骤(1)所得钢水转入LF精炼炉时，直接采用80～90％的石灰和10～20％的合成渣混合造泡沫渣，采用大渣量隔离空气操作，渣量占钢水重量的1.2～1.8％，使所述LF精炼炉的钢包和电极给钢水的增碳量＜0.03％；精炼结束后，按照0.10～0.18kg/t钢的添加量用喂丝机向钢水喂入纯Ca线，将钢水中的夹杂物变为球形，然后采用钢包底吹氩气对钢水静吹15min以上，吹氩强度使钢水不裸露即可；

[0011] (3)VD真空处理

[0012] 将步骤(2)所得钢水转入VD真空炉抽真空，在真空度＜67Pa保持大于15min，直至钢水中炉渣不再发泡时停止抽真空，打开VD真空炉的真空盖，利用钢包底吹氩气对钢水静吹大于18min；

[0013] (4)圆坯连铸

[0014] 将步骤(3)所得钢水采用圆坯连铸机浇铸，得到圆坯，直接用于轧管，得到低温无缝钢管。

[0015] 上述-100℃低温无缝钢管钢的生产方法，所述原料包括55～65％的废钢和35～45％的生铁。

[0016] 上述-100℃低温无缝钢管钢的生产方法，所述使钢水氢含量降低的具体方法是：电弧炉出钢前2h按照25～28kg/t钢的添加量将Ni板加入到所述电弧炉的钢包中，随钢包进行烘烤，烘烤温度＞800℃。

[0017] 上述-100℃低温无缝钢管钢的生产方法，步骤(1)所述出钢采用偏心炉底出钢，电弧炉的出钢温度为1630～1650℃，所述Al球和CaBaAlSi复合脱氧剂的添加量分别为3.3～3.8kg/t钢、2.0～2.5kg/t钢。

[0018] 上述-100℃低温无缝钢管钢的生产方法，所述高阻抗超高功率电弧炉为70吨高阻抗超高功率。

[0019] 上述-100℃低温无缝钢管钢的生产方法，所述圆坯的规格为Φ200mm～Φ430mm，所述圆坯的气体含量为：H 0.00004～0.00007％，O 0.0012～0.0018％，N 0.0030～0.0050％，有害元素P 0.005～0.008％、S 0.001～0.004％。

[0020] 上述-100℃低温无缝钢管钢的生产方法，所述低温无缝钢管的化学成分按重量含量计为：C0.06～0.10％、Si0.21～0.33％、Mn0.48～0.58％、P≤0.008％、S≤0.004％、Ni 3.4～3.7％、Al 0.03～0.06％、余量为铁和不可避免的杂质。

[0021] 下面对本发明的技术方案进行进一步的说明。

[0022] 本发明用高阻抗超高功率电弧炉冶炼初炼钢水，利用超高功率电弧炉高碱度、低温、高氧化铁和炉壁集束氧枪吹氧脱碳的剧烈搅拌等特性，有效去除钢水中的有害元素磷、氢、氮气体和非金属夹杂物。

[0023] 在电弧炉出钢过程加入Al球和复合造渣剂共同对钢水进行脱氧，让初炼钢水形成的Al2O3夹杂物有充分的上浮时间，同时保证经过LF精炼、VD真空处理、连铸后管坯钢的Al含量达到0.030～0.060％，同时避免在LF精炼过程中加入Al氧化形成的Al2O3夹杂物没有充分的上浮时间，增加Ca处理后球状夹杂物含量。

[0024] 电弧炉初炼钢水出钢前加入Ni板到钢包中，可以去除Ni板中的氢含量，降低钢水氢含量。步骤(1)要求控制初炼钢水终点的碳含量和磷含量，若碳含量高于0.04％，不能保证最终得到的低温钢碳含量达到0.06～0.10％的要求，但为了避免钢水过氧化，必须控制电弧炉炉壁集束氧枪吹氧强度，以控制钢水碳含量低于0.04％即可。若磷大于0.003％，在LF精炼时因电弧炉出钢钢水带出的含磷炉渣的回磷和加入铁合金增加的磷，会使产品的磷含量超过0.008％，增加有害元素含量，影响钢的低温韧性。电弧炉出钢温度1630～1650℃，采用偏心炉底出钢(EBT)，防止电弧炉氧化渣进入LF精炼炉。

[0025] 本发明在钢水到LF精炼炉工位时，不加Al脱氧，采用大渣量操作可防止LF精炼炉加热时电极氧化脱落的石墨碳进入钢水增加钢中碳含量，防止含碳17～20％的镁碳砖钢包渣线的碳进入钢液中，控制LF精炼过程钢包和电极钢水增碳量小于0.03％，保证产品C含量满足0.06～0.10％的要求；采用大渣量隔离空气，防止钢水吸气和二次氧化。实现LF精炼的快速脱硫、脱氧、去气、去夹杂，调整合金成分。

[0026] LF精炼结束后，用喂丝机喂入纯Ca线对钢水中的夹杂物进行变性处理，使钢水中的夹杂物变性为球形。钢包底吹氩气15min以上，让钢水中的球状夹杂物有充分的上浮时间，提高钢质纯净度，降低球状夹杂物对低温冲击韧性的影响。如果喂入的纯Ca线少于0.10Kg/t钢，则不能使夹杂物完全变性，喂入的纯Ca线量大于0.18Kg/t钢，一是增加成本，二是喂纯Ca线量大时钢液沸腾剧烈，钢液面波动大导致钢水吸气，产生二次氧化。

[0027] VD真空处理步骤中钢包底吹氩气的目的是让真空处理后夹杂物进一步上浮，提高钢质纯净度。

[0028] 圆坯连铸时采用全程保护浇铸，解决钢水吸气和钢水二次氧化问题。采用大容量中间包(例如，容量为20吨)让夹杂物充分上浮。

[0029] 本发明解决了低温钢Gr.3生产需要对铁水进行深脱硫预处理，生产流程长，成本高，竞争力差，影响低温冲击韧性的有害元素磷含量高，夹杂物多的难题，提供一种-100℃低温无缝钢管Gr.3管坯钢的生产方法，采用超高功率电弧炉、偏心炉底出钢、LF炉外精炼、VD真空处理、全保护圆坯连铸生产的低温无缝钢管管坯钢钢质纯净度高，气体含量低，有害元素P、S含量低，生产流程简单，流程短，成本低，可以进行批量生产，从而得到广泛的推广应用。

具体实施方式

[0030] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

[0031] 本发明的生产工艺流程如下：

[0032] 高阻抗超高功率电弧炉冶炼→LF精炼→VD真空处理→圆坯连铸→轧管。具体步骤是：

[0033] (1)电弧炉采用废钢和生铁作原料，其中，废钢占55～65wt％，生铁占35～45wt％，用70吨高阻抗超高功率电弧炉冶炼钢水。控制电弧炉钢水终点碳≤0.04％和磷≤0.003％，在电弧炉出钢过程中加入Al球3.3～3.8kg/t钢、CaBaAlSi复合脱氧剂2.0～
2.5kg/t钢进行预脱氧，电弧炉出钢前加入25～28kg/t钢的Ni板到钢包中，随钢包进行烘烤，烘烤温度大于800℃，去除Ni板中的氢含量。电弧炉出钢温度1630～1650℃，采用偏心炉底出钢(EBT)。

[0034] (2)钢水到LF精炼炉工位时，不加Al脱氧，采用80～90％的石灰和10～20％合成渣混合造泡沫渣，采用大渣量操作，渣量占钢水重量的1.2～1.8％，快速脱硫、脱氧、去气、去夹杂，调整钢种需要的合金成分。LF精炼结束后，用喂丝机喂入0.10～0.20kg/t钢的纯Ca线对夹杂物进行变性处理，使钢水中的夹杂物变性为球形。Ca处理后，采用钢包底吹氩气对钢水进行静吹，静吹时间15min以上，吹氩强度使钢水不裸露。出钢的温度为1640～1660℃。

[0035] (3)将LF精炼钢水送到VD工位进行抽真空处理，在真空度小于67Pa的条件下，保持时间大于15min，直至炉渣不再发泡时停止抽真空，打开真空盖，利用钢包底吹氩对钢水进行静吹，静吹时间大于18min。

[0036] (4)采用圆坯连铸机浇铸成Φ200mm～Φ430mm规格，在连铸过程中，采用全程保护浇铸，解决钢水吸气和钢水二次氧化问题。采用大容量中间包(例如，容量为20吨)让夹杂物充分上浮。浇铸成的连铸圆坯，直接用于轧管。所得无缝钢管的化学成分按重量含量计为：C0.06～0.10％、Si 0.21～0.33％、Mn0.48～0.58％、P≤0.008％、S≤0.004％、Ni3.4～3.7％、Al0.03～0.06％、余量为铁和不可避免的杂质。

[0037] 实施例1～3采用上述方法，并根据表1中的数据实施方法生产无缝钢管管坯。各实施例所得管坯钢有害元素及气体检验结果见表2，非金属夹杂物见表3。

[0038] 表1实施例1至实施例3的操作数据

[0039]实施例1 实施例2 实施例3
废钢、生铁重量比 60％、40％ 55％、45％ 65％、35％
Al球用量 3.3kg/t钢 3.5kg/t钢 3.8kg/t钢

[0040]CaBaAlSi用量 2.5kg/t钢 2.3kg/t钢 2.0kg/t钢
Ni板用量 26kg/t钢 28kg/t钢 25kg/t钢
石灰/合成渣 80％、20％ 85％、15％ 90％、10％
LF渣量 1.8％ 1.5％ 1.2％
纯Ca线量 0.18kg/t钢 0.15kg/t钢 0.10kg/t钢
圆坯直径 200mm 280mm 430mm

[0041] 表2管坯钢有害元素及气体检验结果

[0042]实施例 P％ S％ H％ O％ N％
1 0.005 0.004 0.00004 0.0014 0.0030
2 0.006 0.001 0.00005 0.0012 0.0041
3 0.008 0.002 0.00007 0.0018 0.0050

[0043] 表3管坯钢非金属夹杂物检验结果

[0044]

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