转炉冶炼高温低磷抗酸管线钢工艺实践
转炉冶炼高温低磷抗酸管线钢工艺实践
徐伟冲张小伟
(第一炼钢厂)
摘要：结合转炉冶炼高温低磷抗酸管线钢工艺实践，通过成分设计、理论依据支持、原料准备、底吹模式选择、冶炼过程操作、出钢过程控制和溅渣控制环节等，实现具有高纯净度和连续生产的抗酸管线转炉冶炼生产。关键词：高温低磷管线钢成分设计工艺实践
Technical Practice of Converter Smelting High Temperature
Low Phosphorus Acid Resistant Pipeline Steel
XU Weichong ZHANG Xiaowei
(Steel-making Plant1#)x的平方怎么打出来
Abstract:Combined with the process practice of high temperature low phosphorus acid resistant pipeline steel smelting by converter,the acid resistant pipeline steel with high purity and continuous pro
duction is realized,through composition design，theoretical basis support，raw material preparation，bottom blowing mode selection，smelting process operation，tapping process control，slag splashing control and other technics.
Keywords:High Temperature Low Phosphorus，Pipeline Steel，Chemical Composition Design，Technical Practice
引言
管道输送是长距离输送石油和天然气最经济、最合理的运输方式，具有高效、经济、安全等特点［1］。目前的输送管道口径及承压能力的需求逐年增大，小口径低承压能力类型管道逐渐被淘汰。管线钢在要求高强度的同时还要求具备高的低温止裂韧性和良好焊接性以应对多变的环境条件。为保证油气输送安全，近年来管线钢需要具备更好的抗腐蚀能力，特别是抗氢致裂纹(HIC)和硫化物应力腐蚀(SCC)等一系列特性被广泛关注。抗酸腐蚀管线钢是石油管线用钢生产难度最大的一类，其对钢水洁净度和连铸坯中心偏析的控制要求极高，在控制硫含量方面接近极限，钢水温度达标率也是核心指标之一。所以抗酸腐蚀管线钢的开发对生产工艺，特别是炼钢工艺有非常严格的要求，其代表钢种有：BMS (L245MS)〜X65MS(L450MS)。南钢通过试验数据积累形成一种转炉冶炼高温低磷抗酸管线的方法，可实现抗酸管线的批量化稳定性生产。
1炼钢工艺流程
南钢抗酸管线炼钢工艺流程：铁水预处理-转炉t RH t LF t连铸
2成分设计
为保障管线钢在服役过程中的安全可靠性，在具有良好强度和韧性的同时，还必须保证其具有良好的抗酸性；南钢抗酸管线钢在成分设计上，充分考虑各元素对铸坯偏析和抗酸性能的影响，大体上都
表1南钢产X65MS管线钢化学成分
成分C Mn P S Si Alt
X65MS0.02-0.04  1.20-1.30W0.012W0.0010.20-0.300.015-0.050
是低碳、超低碳的Mn-Nb-V(Ti)系，有的还加入Ni、Cu、Cr等元素。如表1所示,X65MS具有较低的碳、磷、硫含量以满足其强度及夹杂物含量需求。
3理论依据
脱磷反应是放热反应，随着转炉炉温不断提高，从热力学上讲转炉阶段不利于脱磷反应的正向进行，
但是随着炉温的升高，石灰逐渐熔化和溶解，炉渣流动性显著提高，在动力学角度提升了反应速度，因而在一定温度范围内提高温度可以增大磷在炉渣和钢水中的分配比卬，增大脱磷反应进行速度，对转炉脱磷起正向作用。但受热力学条件限制，当温度超过1660兀后，温度对脱磷的副作用起到了主导作用，导致了磷在炉渣和钢水中的分配比随着炉温的再继续升高而逐渐降低，从而不利于脱磷［2］。图1显示了随着熔池温度提升，渣-钢间磷的分配比Lp的变化趋势。
S
a
s
图1磷的分配比随熔池温度变化
为稳定转炉冶炼后期脱磷率，同时兼顾弥补温度不足导致的补吹现象，开发出一种利用大渣量低氧化镁的冶炼模式，保证转炉冶炼终点温度和磷含量的命中率，实现转炉冶炼稳定连续生产。4原料准备
4.1废钢的选择
普通废钢硫含量W0.050%，包括小中重型废钢、船料、压块、破碎料、渣钢等。废钢收得率低，杂质多，回硫量大，如图2(a)。
优质自产废钢硫含量W0.015%，包括边丝、切头、切尾、冷条、板切、坯头、坯尾等，如图2(b)。冶炼高级别品种钢最佳的选择，废钢收得率高，转炉终点回硫量小。为减少原材料带入P、S等危害元素，本操作法选用优质自产废钢为原料。
(a)普通废钢；(b)优质自产废钢
图2南钢废钢种类
铁水的组织
稳定铁水预处理混喷工艺(MgO+CaO)脱硫，严格扒渣作业，扒渣后铁水液面可见度95%以上，如图3。铁水预处理终点硫含量控制W30ppm。
(1)铁水比85%以上;
图3
铁水扒渣后的液面情况
(2) 铁水温度选择1300兀以上，满足脱硫后扒
炉用生白云石、轻烧镁球、烧结返矿。使用单渣法钙渣具有一定的流动性；
质成渣路径将所有的原料经过一系列的物理化学反(3) 脱硫剂使用量:120 kg 钝化镁粉+ 500〜
应，达到终点控制的要求。石灰活性度和有效CaO
600 kg 流态化石灰；
含量是冶炼抗酸管线的关键，决定了冶炼化渣和脱(4) 每组钢选取前两炉硫后样送检分析。
磷的效果，表2显示了南钢用于管线钢生产所使用
4.3优质原辅料
的石灰成分及活性度的检测结果。
主要炼钢造渣料：活性石灰、转炉用石灰石、转
表2石灰的成分及活性度
CaO
SiO 2P S 活性度(mL/N)
灼减
93.60.400.023394393.60.3
00.0213902
93.20.400.021
384393.6
0.4
0.018
384
2
5底吹模式的选择又大又圆类似的词语
转炉底吹“可视化”操作，采用大流量底吹模式
(见图4)o 底吹管路分段分级控制，充分发挥底搅
功能，达到冶炼终点钢水成分的均匀性，更好地提高
转炉脱磷效果。针对不同钢种终点碳含量，制定了 五种不同的底吹制度模式。而且五种制度中，吹炼
的各个阶段底吹供氩强度均有很大差异，其中针对
管线钢的低碳含量，采用了大底吹模式，在吹炼的全
程增大底吹搅拌力，尤其是在吹炼后期及吹炼结束 后。在生产低碳管线钢时采用4#的低碳管线模式底
吹制度，并延长了吹炼结束后的静搅时间，给碳氧反 应提供了足够的动力学条件，有效地降低了终点氧
含量，同时也降低了脱氧剂的不必要消耗，良好的底 吹系统保障了转炉脱碳的稳定性。
(a )各模式底吹设定表；(b )底吹照片
图4大流量底吹模式
6钢包准备
如图5o 若钢包温度低于890兀，转炉终点温度需进
使用在线周转钢包，钢包温度900兀为宜，出钢 行补偿20兀左右。
前使用手持测温对钢包测温反馈至主控操作台
，
(a)钢包准备；(b)钢包测温
图5钢包温度控制
7冶炼过程操作
7.1辅料配比
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采用大渣量低氧化镁的渣料结构模式思路，既
满足转炉脱磷需要，又有利于吹炼化渣。如图6，根
据CaO-SiO2-FeO三元相图对冶炼熔渣的组分进行
设计，保证转炉脱磷。不留渣操作，开吹两分钟以
内，除返矿外，其余辅料都一次性加完，后期不加任
何辅料，辅料组成及加入量见表3。图6CaO-SiO2-FeO三元相图新春祝福语大全简短
表3转炉冶炼辅料配比
辅料活性石灰石灰石生白云石镁球返矿
用量7500kg500-1000kg2000kg1000kg视冶炼过程温度而定，一般控制在2000kg以内
7.3氧气流量设定
7.2位控制
如图7，开吹高位1600mm，过程化渣最高位1800mm，测量TSC副前降低位至1400mm，目的提高前期化渣效果和降低渣中氧化性。
图7吹炼过程的位控制
如图&冶炼过程氧气流量设定32500-33000Nm3/h，测量TSC副时流量设定至34000Nm3/h。氧气流量设定不宜过小，避免影响氧气射流的穿透力，满足出口氧气压力在0.84MPa，提供升温和脱碳需要的动力学条件。
图8
吹炼过程供氧强度变化
7.4TSC过程控制
TSC过程温度1580〜1600°C，碳含量0.020%以下。在一定温度范围内提高温度有助于提高磷元素在炉渣和钢水中的分配比Lp，提升转炉脱磷能力。为了抵消后期温度对脱磷的抑制影响，所以一定要控制TSC成分的C/P比例，C/P〉10，同时碳含量
发放工资会计分录图9吹炼终点命中控制0.20%以下或磷含量0.013%以下，均可以正常组织出钢。
7.5终点控制
如图9，参照二级动态计算值，结合钢包温度，正常情况下按计算值达到1700C，保证一倒温度M 1680C,RH到站温度M1580C。
8出钢过程控制
8.1挡渣控制手段
钢水终点成分和温度满足出钢条件下，为确保出钢过程中和出钢末期炉渣进入到钢水引发回磷现象，采用“滑板挡渣+挡渣锥”复合双挡技术的控制方法(见图10)，结合下渣检测智能控制手段，三重保险确保挡渣成功率100%，禁止下渣，钢水收流后
(a)转炉出钢口滑板控制；(b)出钢下渣检测
图10挡渣控制
关闭滑板，确保钢水的纯净度。
8.2脱氧合金化
出钢脱氧合金化严格按照质量计划要求进行：
(1)渣料加入量：1000kg±50kg石灰、600kg ±100kg精炼渣。
(2)合金加入量：400kg金属锰。
(3)脱氧方式：预留钢水氧400-600ppm，到RH 进行真空脱碳，一般采取不铝脱氧。
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(4)渣料合金加完后，钢包底吹调至最小，减少出钢过程钢水翻搅的温降。9溅渣控制环节
溅渣调料方式：炉渣调整剂+生白云石+镁球组合形式。
结合北京科技大学研究的炉渣成分分析结果，在22.76%氧化铁的情况下，炉渣40%液相的温度为1450C，出完钢炉渣温度按照1510C考虑，炉渣的液相率近60%，此时溅渣效果较好(见图11)o氧化镁的饱和溶解度低于渣中含量(8.32/8.99)，此时渣中氧化镁过饱和，能减缓炉衬侵蚀。图11显示了最佳
护炉效果所需的炉渣的温度
。

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