[发明专利]一种减量化生产管线钢的工艺

说明书

技术领域

本发明属于管线钢技术领域，特别涉及一种减量化生产管线钢的工艺。适用于S485、S450、S415、S390、S360以及API相关标准中的X70、X65、X60、X56、X52等相对应的管线钢。

背景技术

我国管线钢的理论研究伴随着管道工程建设的进步而发展。随着2003年“高强度管线钢的重大工艺基础研究”等国家基础攻关、应用基础研究及技术开发项目的开展，我国管线钢的研究及生产迅速发展。伴随着西气东输一期、二期工程的竣工，我国实现了工业级的S485级管线钢生产，打破了国外对高级别管线钢的长期垄断，并实现出口。但对S485级管线钢针状铁素体组织结构的认识仍存在较多的分歧。另外，随科技的进步和对资源、环境的重视，如何利用简单化学成分的钢铁材料，简化生产工艺环节，通过加工过程的控制来有效地提高材料的综合性能，从而减少材料的使用量、提高使用寿命，即实现管线钢的减量化生产，成为当前钢铁材料研究的主要方向。

目前虽然S485级管线钢已经能实现工业化生产，但大多数生产企业都采用铁水预处理+转炉+LF精炼+RH精炼+连铸+控轧控冷的工艺过程，该工艺过程复杂，控制参数较多，设备投资过大，不利于中、小钢铁企业规模化生产。尤其像RH精炼炉设备投资费用高，利用系数低。而西气东输三期工程即将开工，各支线以及城市管网仍需要大量的S485级以及低级别的窄断面（685mm~1250mm）、薄规格（6~12mm）管线钢，这些规格范围采用大机组生产成本过高，需要一种新的工艺来降低S485及以下级别的小规格管线钢，来不断的适应市场的需求。

国内关于管线钢的专利虽然很多，如转炉-RH-LF-连铸生产管线钢的工艺，申请号：200810020314.2，包括转炉过程和终点控制、留氧出钢工艺、RH脱碳脱气工艺、RH脱氧合金化工艺和LF脱硫工艺。再如高强度高韧性输送管线钢及其制备方法，申请号：200410013265.1，对管线钢的成分及轧钢温度控制工艺进行了阐述。但是这些专利只是从局部工艺或过程来阐述管线钢的生产工艺或化学成分，还没有一个专利对钢铁冶金从炼铁、炼钢、轧钢以及成分设计和组织状态的全流程上进行详细的描述。

发明内容

本发明的目的在于提供一种减量化生产管线钢的工艺，相对于传统工艺，减少了铁水预处理和RH精炼的工艺过程，是中、小钢铁企业生产窄断面（685～1250mm）、薄规格（6～12mm）高级别管线钢的良好手段。

本发明主要通过高炉炼铁过程中对铁水进行脱硫处理，在炼钢过程中减少合金元素的用量提高合金收得率等手段简化成分设计，并通过钙化处理、氩气包底软吹处理等工艺控制夹杂物形态和数量，在轧钢阶段通过两阶段控制轧制和层流冷却技术，来获得多边形铁素体、粒状贝氏体和少量珠光体组成的组织。适用于S485、S450、S415、S390、S360以及API相关标准中的X70、X65、X60、X56、X52等相对应的管线钢。艺步骤及控制的技术参数如下：

1、高炉冶炼：保证合理炉料结构的同时，需要控制高炉的铁水温度1440~1480℃，还要保证高炉的物理热能即铁水中的硅含量在0.40%～0.70%之间波动，同时保证高炉上料的碱度1.2～2，最终可以保证出炉铁水中的硫含量0~0.025%。

2、转炉炼钢：保证出钢时钢渣碱度在3.5～4之间波动，磷含量0～0.020%，硫含量控制在0～0.020%。出钢时大气量(1.0~1.5MPa)搅拌，保证顶渣充分熔融及夹杂物上浮效果。

3、LF精炼：出精炼炉前喂入纯钙线，保证Ca/Al：0.09～0.13；之后喂入钛线100～200米，保证成品Ti含量在0.015%～0.025%间；喂线期间，钢包采用吹氩气进行弱搅拌，以钢液面涌动，钢水不裸露为宜，喂线后保证有效净软吹时间10～15分钟；

4、连铸：保证中包过热度5～25℃，同时必须保证电磁搅拌的开启，防止铸坯偏析的发生。

5、加热炉：连铸后的钢坯，需在车间堆放，缓慢冷却至常温～200℃方可送入加热炉进行加热。

6、轧钢：保证精轧机入口温度控制在970～1035℃，精轧机出口的温度控制在810～840℃，卷曲温度控制在600±15℃，同时保证冷却速度在15～17℃/s。最终将得到多边形铁素体、粒状贝氏体和少量珠光体组成的组织。

本发明的主要原理还是钢铁的纯净化的原理，通过简化整个管线钢冶炼工艺过程，降低合金料特别是高价格合金料消耗的过程来达到减量化生产S485等高级别管线钢的目的。