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        海洋管線用10MnVNbNiMos鋼的生產(chǎn)實(shí)踐

        2022-12-17 09:02:12馬全峰
        工業(yè)加熱 2022年11期
        關(guān)鍵詞:鋼種廢鋼電爐

        馬全峰

        (天津鋼管制造有限公司煉鋼廠,天津 300301)

        管線鋼可分為高寒、高硫地區(qū)和海底鋪設(shè)三類,從油氣輸送管的發(fā)展趨勢(shì)、管線鋪設(shè)條件、主要失效形式和失效原因綜合評(píng)價(jià)看,不僅要求管線鋼有良好的力學(xué)性能,還應(yīng)具有大口徑、可焊接性、耐嚴(yán)寒低溫、耐腐蝕性、抗海水和HIC等性能。海洋管線管這種工作環(huán)境惡劣,線路長(zhǎng),又不易維護(hù),對(duì)鋼材質(zhì)量要求非常嚴(yán)格。海洋管線管成分設(shè)計(jì)上要盡量降低鋼材中雜質(zhì)元素P、S、O、N、H等含量,煉鋼過程除了按成分設(shè)計(jì)要求精確控制外,還要盡可能去除鋼中非金屬夾雜物,提高鋼的純凈度[1-3]。

        1 10MnVNbNiMos鋼成分及工藝設(shè)計(jì)

        海洋管線用10MnVNbNiMos鋼需滿足抗腐蝕性能、良好的焊接性能,因此,除基本化學(xué)元素要求外,還需滿足w(P)≤0.015%、w(S)≤0.003%,CEpcm:0.17%~0.21%。另外,四象限夾雜物A類、B類、C類、D類均要求≤1.5級(jí),(A+B+C+D)粗細(xì)系總和要求≤4.0(見表1)。

        表1 10MnVNbNiMos鋼的化學(xué)成分要求 %

        2 生產(chǎn)工藝控制

        2.1 廢鋼和鐵水要求

        為滿足不同品種鋼冶煉需要,天津鋼管鐵水實(shí)行分級(jí)管理,電爐冶煉10MnVNbNiMos鋼要求使用一級(jí)鐵水(見表2)。

        表2 鐵水主要成分的要求 %

        根據(jù)成分設(shè)計(jì)要求,為實(shí)現(xiàn)快速冶煉防止冶煉周期長(zhǎng)鋼水增氮多、快速脫磷至0.010%以下,電爐冶煉10MnVNbNiMos鋼采用兩籃料加一罐鐵水配料方案,廢鋼比率在60%以上。

        由于廢鋼比率大,為保證鋼種性能、成分滿足要求,廢鋼殘余元素和五害元素越低越好,通過選用優(yōu)質(zhì)外購(gòu)廢鋼和廠內(nèi)返回非鉻鉬廢鋼,確保殘余元素和五害元素滿足成分設(shè)計(jì)要求。

        2.2 電爐工藝控制

        電爐脫磷采用石灰和白云石,石灰加入量3.5~4.5 t每爐,白云石0.5~1.0 t每爐,利用爐壁超音速KT氧槍吹開爐渣直接氧化鋼液脫碳脫磷,同時(shí)利用碳搶造好泡沫渣,增大渣-鋼接觸面積,加強(qiáng)渣-鋼界面脫磷反應(yīng)。電爐出鋼采用留鋼留渣操作,對(duì)早期石灰熔化,提前造好泡沫渣,有利于早期低溫機(jī)快速脫磷。

        電爐出鋼操作及爐后脫氧劑、渣料加入情況:出鋼溫度≥1 650 ℃,嚴(yán)禁下渣及嚴(yán)重過氧化出鋼,鋁塊約200 kg/爐,硅鈣鋇約150 kg/爐,石灰約700 kg/爐,精煉渣約300 kg/爐。表3為電爐渣樣成分,表4為電爐融清樣P、S含量。

        表3 電爐渣樣成分控制 %

        表4 電爐融清樣P、S含量 %

        2.3 LF爐工藝控制

        電爐出鋼后直接進(jìn)入LF爐,分兩批次加入石灰5~8 kg/t鋼覆蓋鋼水面,保證電極埋弧效果,減少增氮。表5為L(zhǎng)F爐終渣成分,過程使用鋁粒、硅鐵粉等進(jìn)行渣面脫氧,造高堿度低氧化性渣,白渣保持時(shí)間≥30 min。

        表5 LF爐終渣成分控制 %

        2.4 VD工藝控制

        VD極限真空度20~25 Pa,在真空度<67 Pa下,保高真空時(shí)間≥20 min,對(duì)鋼水進(jìn)行充分脫氣處理,然后喂入鋁絲、鈣絲,軟吹>20 min,保證鈣處理生成的夾雜物充分上浮去除。

        2.5 連鑄工藝控制

        連鑄采用全程保護(hù)澆注、高振頻小振幅、結(jié)晶器電磁攪拌、恒拉速等技術(shù),確保鑄坯質(zhì)量合格。Φ270 mm斷面10MnVNbNiMos鋼種連鑄二冷比水量情況見表6,結(jié)晶器振動(dòng)參數(shù)設(shè)定情況見表7,保護(hù)渣理化指標(biāo)情況見表8。熔點(diǎn)1 155±30 ℃,黏度0.36±0.06 Pa·s。

        表6 Φ270 mm斷面10MnVNbNiMos鋼種連鑄二冷比水量控制表

        表7 Φ270 mm斷面10MnVNbNiMos鋼種結(jié)晶器振動(dòng)參數(shù)設(shè)定表

        3 實(shí)踐效果分析

        10MnVNbNiMos鋼種成分控制情況見表9。其中,10MnVNbNiMos鋼種C、Mn的偏析情況如圖1、圖2所示。8爐鑄坯軋制Φ219.10 mm×25.40 mm規(guī)格鋼管后取樣:A類、B粗、C類、D粗夾雜四象限評(píng)級(jí)全部0級(jí),B細(xì)3個(gè)1.0級(jí)、其他全部0.5級(jí),D細(xì)全部0.5級(jí)(見表10),評(píng)級(jí)情況如表11所示。

        表8 Φ270 mm斷面10MnVNbNiMos鋼種用保護(hù)渣理化指標(biāo)

        表9 10MnVNbNiMos鋼種成分控制情況 %

        圖1 10MnVNbNiMos鋼種C最大偏析率1.03%

        圖2 10MnVNbNiMos鋼種Mn最大偏析率1.05%

        表10 四象限夾雜物控制情況

        表11 10MnVNbNiMos鑄坯部分爐次低倍評(píng)級(jí)情況

        4 總 結(jié)

        (1)采用優(yōu)質(zhì)廢鋼和一級(jí)鐵水,電爐出鋼磷控制在0.010%以內(nèi)。

        (2)精煉加強(qiáng)過程脫氧造白渣,成品硫含量控制在0.002%。

        (3)精煉精確調(diào)整成分,確保碳當(dāng)量控制在0.17%~0.19%。

        (4)VD后期進(jìn)行鈣處理、軟吹促進(jìn)夾雜物充分上浮,管體取樣夾雜評(píng)級(jí)均小于等于1.0級(jí)。

        (5)根據(jù)鋼種連鑄特性,設(shè)定合理工藝參數(shù),連鑄出鑄坯表面和內(nèi)部質(zhì)量完全滿足軋制要求。

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