X80管线钢RH与VD工艺研究

X80 管管线线钢钢RH 与与 VD 工工艺艺研研究究 李李太太全全 朱朱坦坦华华 赵赵艳艳玲玲 河北钢铁集团邯郸钢铁公司新区炼钢厂 邯郸 056015 摘摘要要 从冶金效果 设备性能 工艺条件等方面对 RH与VD二次精炼法进行了全面的比较 分析 了两种工艺VD与RH真空处理的特点 对两种工艺下管线钢中有害元素及夹杂物的控制进行 了讨论 为以后生产更高质量的管线钢积累经验 关关键键词词 X80管线钢 RH VD 炉外精炼 The Study for RH and VD Process to Produce Pipeline Steel X80 Taiquan Li Yanping Bao Jianhua liu Lina Han Baofan Sun LI Taiquan Zhu Tanhua Zhi Yanling The new steel making plant of Handan Iron and Steel Co Handan 056015 China Abstract The comparison between RH and VD process is presented in this article including process condition metallurgical effect It is analyzed the characteristic of two different process RH VD and discussed how to control the baleful element and the inclusion in pipeline steel From these practices we accumulate the experience for producing high quality oil pipe steel in the future KEY WORDS pipeline steel X80 RH VD refining 1 前前言言 真空精炼的主要目的是为了脱除钢中 H O C N 以及去除夹杂 均匀钢水成分和温 度 在具有真空脱气功能的精炼装置中 VD 装置和RH 装置运用最为广泛 RH 装置是一种钢 水吸入式循环处理的真空精炼方法 其真空室下部设有两支插入管可插入下面钢水罐的钢液中 对 其中一支插入管吹入Ar 气使钢液向上流动进入真空室处理 通过另一支插入管回流到钢水罐中 如此进行循环处理 而VD 装置则是将钢水罐放置在真空密封罐内进行真空处理 在管线钢的 冶炼中 RH 和VD 起着重要的作用 但是不同的工艺流程中 真空处理起着不同的作用 对 管线钢的质量起着不同的影响 RH 和VD 的不同应用 直接决定了整个流程各工序控制特点 本文就是研究应用RH 和VD 冶炼X80 管线钢的不同真空处理时 整个工艺流程的控制以及 不同流程下 各工序的特点及其对质量的影响 2 LF VD 工工艺艺生生产产管管线线钢钢特特点点 工艺流程为 铁水预处理 转炉 L F VD 及钙处理 浇铸 VD 工艺下 由于后面工序脱碳能力不强 所以要求在转炉控制下限的碳 在氧气 顶 吹 转 炉到吹炼后期 由于熔池中的碳已经相当低 C O 反应搅拌熔池基本结束 单靠氧枪吹氧只能 将出钢碳吹到0 03 0 04 同时钢水过氧化严重 熔池温度过高也不利于脱磷 后部的工序 LF VD 没有脱碳手段 从炉后出钢后 钢水始终处于一个涨碳的过程 要保证成品钢碳 C 0 08 主要采取了以下几个措施 1 转炉出钢碳控制在0 03 0 04 2 采用无碳砖罐 3 LF 采用长弧埋弧加热 减少电极增碳 4 合金用金属锰代替锰铁 其他合金用低碳合金 5 全 过程用无碳材料加在钢水表面进行保温 有害元素及夹杂物的控制 1 S 的控制 经铁水脱硫 硫控制到0 002 精炼优化还原 渣 虽然转炉冶炼有一定的回硫 还是可以使硫控制在 20ppm 以下 2 P 的控制 出钢到 LF 搬出这一过程中回磷比较严重 回磷率为 65 主要由两个阶段构成 一是出钢回磷 二 是LF 炉造还原渣过程中回磷 转炉通过优化造渣 挡渣 出钢前扒渣等操作 控制出钢磷 含量0 007 左右 可以保证成品钢中P 0 011 3 T O 的控制 控制转炉的下渣量 顶渣改 质 喂Al 线吹Ar 经过LF 与VD 精炼 氧控制15ppm 以下 4 N 的控制 L F 造泡沫渣 埋弧加热 经RH 处理后基本上可以保证钢中的氮含量在80ppm 以内 5 在LF 后喂入钙线 对夹杂物进行变性 减少钢中大型夹杂物水平 3 3 L F RH 工工艺艺生生产产管管线线钢钢特特点点 工艺流程为 铁水预处理 转炉 L F 及钙处理 RH 浇铸 这里RH 起脱气净化钢液的作用 而深脱硫和钙处理及RH 处理造成的温度损失由LF 精炼 炉来分担 针对脱磷 脱硫热力学条件相互矛盾而管线钢以要求 S P 同时低的特点 采用转 炉重点脱磷 RH 和L F 重点脱硫的生产工艺 1 转炉冶炼低磷钢 采用早期加入大量石灰 以达到石灰饱和 加入硅石或硅铁 加大渣量 增加渣中FeO 含量 低温出钢 2 还原脱硫 经 过铁水脱硫后 控制转炉下渣 顶渣进行改质 在 LF 炉进行还原脱硫 主要措施有 控制合 适的碱度 精炼渣的氧化性 流动性 增大精炼渣的硫容量 4 不不同同工工艺艺的的冶冶炼炼实实践践 在某钢厂采用以下两种不同工艺下进行了 X80 管线钢的冶炼 都得到了理想的实物质量 4 1 两两种种工工艺艺流流程程如如下下 工艺流程为 铁水预处理 转炉 L F 及钙处理 RH 浇铸 工艺流程为 铁水预处理 转炉 L F VD 及钙处理 浇铸 按不同流程所生产的X80 钢的化学成分如表1 表2 所示 表表1 LF RH 工工艺艺生生产产X80 管管线线钢钢主主要要化化学学成成分分 wt 炉号 钢水成 分CSiMnPSTiNbV备注 10 060 261 780 0080 003 0 025 0 08 0 06 20 080 241 780 0080 002 0 025 0 08 0 06 30 070 241 790 0080 002 0 025 0 08 0 06 40 080 241 780 0080 003 0 025 0 08 0 06 V Nb T 0 15 表表2 LF VD 工工艺艺生生产产X80 管管线线钢钢主主要要化化学学成成分分 wt 炉号 钢水 成分CSiMnPSTiNbV备注 10 0360 221 76 0 00750 003 0 025 0 08 0 06 20 0380 241 770 010 002 0 025 0 08 0 06 30 0320 221 780 0080 002 0 025 0 08 0 06 V Nb T 0 15 40 0330 241 770 0080 002 0 025 0 08 0 06 4 2 讨讨论论与与分分析析 1 P 的的控控制制 0 200 400 600 800 铁水转炉LFVD 不同工序 P PPM 0 500 1000 铁水转炉LFRH 不同工序 P ppm 图图 1 两种工艺下不同工序磷的控制两种工艺下不同工序磷的控制 两种工艺流程所生产的X80 各工序钢中 P 的过程变化见图1 由图1 可见 在现有生产条件 下 即使不进行铁水脱磷处理 也可控制转炉终点 P 不大于90ppm 两种流程的控制磷关 键工序都在转炉 通过合理的转炉吹炼及造渣制度 扒渣及档渣操作 降低钢中的的磷及控 制出钢回磷 RH 及VD 过程增磷不明显 回磷主要发生在LF 工序 而回磷的主要原因是 在 LF 深脱硫过程中 必须对钢水及炉渣进行深脱氧 此时渣中 P5十 也被还原而使钢中 P 增加 2 S 的控制的控制 20 50 30 20 0 20 40 60 铁水转炉LFRH 不同工序 S ppm 18 70 30 20 0 50 100 铁水转炉LFVD 不同工序 S ppm 图图 2 两种工艺下不同工序硫的控制两种工艺下不同工序硫的控制 两种工艺流程所生产的X80 各工序钢中 S 的过程变化见图2 钢水脱硫反应是在钢渣界 面上进行的 转炉出钢过程加入含铝渣的钢包改质剂 出完钢后喂入铝线 同时对顶渣和钢 水进行脱氧 在极短的时间内将钢水中及顶渣中的氧脱至最低 提高脱硫反应速率和脱硫程 度 在渣钢界面有铝富集 该界面处氧含量极低 使硫反应速度较快 此时钢包底吹氩不易 过大 否则会降低铝在钢渣界面的富集 不利于脱硫 两种工艺流程中 LF 炉都是控制钢中硫 的关键环节 保持合理的精炼渣碱度及氧化性 流动性可以大幅度降低钢中的硫 3 N 的的控控制制 43 53 42 13 32 24 0 10 20 30 40 50 60 VDRHVDRHVDRH 铸坯氮含量 ppm 真空处理脱氮率 真空处理脱氮量ppm 图图 3 不同工艺下氮控制不同工艺下氮控制 可以看出在本试验的条件下 RH 和VD 工艺铸坯中氮含量分别为53ppm 和43ppm VD 工 艺中铸坯中的氮比RH 的要低很多 同时VD 的脱氮率为42 也比RH 的脱氮率13 要高很多 在此工艺条件下VD 真空处理脱氮效果要比RH 好 4 T O 的的控控制制 17 16 15 5 16 16 5 17 17 5 VDRH 铸坯氧含量 ppm 图图 4 不同工艺下铸坯不同工艺下铸坯 T O 精炼过程中要对钢水进行深脱氧 造好还原渣 加强对钢中夹杂物去除及球化处理 RH 和 VD 工艺下铸坯全氧分别为16ppm 和17ppm 当前国外铸坯中的全氧控制水平平均在 15ppm 二者的控制和国外的控制水平相近 可以看出二者都能使钢中全氧达到较低的水平 5 铸坯中夹杂物 铸坯中夹杂物 LF VD工艺生产X70铸坯中夹杂物类型 58 23 13 6 钙铝酸盐夹杂 钙铝酸盐与 CaS MnS复合夹杂 Al2O3夹杂 其他 LF RH工艺生产X70铸坯中夹杂物类型 73 21 3 3 钙铝酸盐与 CaS MnS复合夹杂 钙铝酸盐夹杂 Al2O3夹杂 其他 图图 5 铸坯中夹杂物类型铸坯中夹杂物类型 从上图可以看出 RH 工艺中氧化铝夹杂所占的比例较小 夹杂物变性要充分 说明 RH 的钢液循环对夹杂物的充分上浮与去除有利 LF VD工艺生产X70铸坯中夹杂物尺寸分布 67 30 2 1 2 5 2 5 5 5 10 10 LF RH工艺生产X70铸坯中夹杂物尺寸分布 60 29 10 1 2 5 2 5 5 5 10 10 图图 6 铸坯中夹杂物尺寸分布铸坯中夹杂物尺寸分布 2 4 2 48 2 36 2 38 2 4 2 42 2 44 2 46 2 48 2 5 VDRH 铸坯中夹杂物数量 个 mm 2 图图 7 铸坯中夹杂物数量铸坯中夹杂物数量 可以从上图看出 RH 和VD 工艺下铸坯中小于10 m 的夹杂物都占99 左右 铸坯中夹杂 物数量分别为2 48 个 m m 2和2 4 个 m m 2 钢中夹杂物的数量也比较少 说明这两种工艺都能 达到相同的实物质量 都能达到较高的纯净度 5 结结论论 1 RH 与VD 工艺下生产的X80 管线钢铸坯中T O 的平均17ppm 和16ppm 显微夹杂物个 数分别为2 48 个 m m 2和2 4 个 m m 2 达到很高的洁净度水平 RH 在此试验中仅作为纯 净钢液的作用 与VD 一样都达到了较高的钢水纯净度 2 两种工艺都能使磷控制在90ppm 以下 LF 有回磷 因此要控制