[发明专利]一种抗HIC管线钢的冶炼方法

说明书

一种抗HIC管线钢的冶炼方法，生产步骤包括铁水预处理、转炉、第一次LF精炼、RH真空处理、第二次LF精炼、VD真空处理、连铸。本发明提供了一种冶炼超低碳、超低硫、超低磷和高洁净度钢水的稳定控制工艺，钢水中C≤0.04、S≤0.001、P≤0.006、Ca=0.002~0.003之间、酸溶铝与全铝比值≥0.95，满足抗HIC管线钢对超低碳、超低硫、超低磷和高洁净度的成分控制要求。

技术领域

本发明属于钢水冶炼生产技术领域，特别是涉及一种抗HIC管线钢的冶炼方法。

背景技术

氢致裂纹(Hydrogen Induced Crack-HIC)是钢在湿硫化氢环境中发生电化学腐蚀产生的氢原子进入钢内部的间隙中所致。由于长条状MnS夹杂物及其它条窜状类型的夹杂物与钢基体易产生间隙，且氢原子在条带状组织界面上容易扩散，当氢原子聚集结合成氢分子时，产生较大压力，于是形成平行于轧制面，沿轧制方向的裂纹。

通常抗HIC管线钢的成分设计为超低碳、超低硫、超低磷、高洁净度、降低易偏析元素锰、砷的含量，进行钙处理对夹杂物改性等，同时要降低成分的宏观偏析及其产生的带状组织。碳对抗HIC性能不利，当碳含量超过0.05%时，将导致锰和磷的偏析加剧，当碳含量小于0.04%时，能明显改善抗HIC性能。有研究表明，碳含量为0.05%时，Mn含量应小于1.3%，P含量应小于0.01%。硫严重恶化抗HIC性能，当钢中硫小于0.0012%时，HIC明显降低，如日本JFE生产的X65抗HIC管线钢，钢中硫含量在0.0008%以下，平均0.00047%。磷和锰的偏析易产生带状的硬化组织，降低抵抗HIC的能力。有研究认为，抗酸管线钢中心偏析区硬度在330HV以下时，抗HIC性能较好。钙能够对长条状MnS、条窜状Al₂O₃夹杂物改性，形成球状的CaO-Al₂O₃-CaS，日本NKK提出，钢中T.O≤20ppm，S≤10ppm时，Ca/S比控制在2~5范围内，抗HIC的性能较好。

为满足抗HIC管线钢对钢水成分的要求，目前对其冶炼工艺的研究和应用已有很大进展。中国专利CN103667875B采用铁水预处理脱硫、转炉双联法脱磷脱碳、LF炉脱硫、RH炉脱气的工艺过程；专利CN107151765B采用铁水预处理脱硫、转炉双渣法脱磷、RH炉脱碳脱气、LF炉脱硫后钙处理的工艺过程；专利CN102719614B采用铁水预处理脱硫、转炉单渣法脱磷、RH炉脱碳脱氧、LF炉脱硫、RH炉脱气后钙处理的工艺过程。单渣法往往需要大渣量深脱磷、高温出钢等，因而造渣料、钢铁料消耗高，而且单渣法脱磷率有限；双渣法使转炉热量损失大，且造渣、供氧、过程温度、倒渣等工艺控制难度大。双联法需要增加专用设备和改造生产线布置等，投入大，灵活性差；LF-RH工艺，要求转炉出钢时碳含量极低，不仅加剧了转炉脱碳的负担，而且需要消耗较多的脱氧剂，使钢中的夹杂物增多。RH-LF工艺要求转炉出钢时钢水温度高，影响转炉脱磷率，并且LF精炼后钢水纯净度较差，气体含量高，同时对原辅料、操作水平的要求比较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种冶炼超低碳、超低硫、超低磷和高洁净度钢水的冶炼方法，通过铁水预处理、转炉顶底复吹、两次LF精炼、两次真空处理，以及分阶段钙处理的工艺，使得最终钢水中碳含量≤0.04、硫含量≤0.001、磷含量≤0.006、钙含量在0.002~0.003之间、酸溶铝与全铝比值≥0.95。本发明冶炼的钢水适用于抗HIC管线钢的生产。

本发明的技术方案：

一种抗HIC管线钢的冶炼方法，生产步骤包括：

（1）铁水预处理：铁水成分按重量百分比为C=3.5~5.5，Si=0.30~0.60，Mn=0.25~0.45，S≤0.05，P≤0.17；进行铁水预处理脱硫，脱硫前后扒渣干净，出站时铁水中硫含量≤0.005，铁水温度≥1250℃；

（2）转炉：转炉采用单渣法，并使用优质造渣料和废钢，控制出钢时硫含量≤0.010%；