轉(zhuǎn)爐連鑄生產(chǎn)石油管坯45MnCrMo的試制

轉(zhuǎn)爐連鑄生產(chǎn)石油管坯45MnCrMo鋼的試制盧秉軍禹文濤（遼寧本溪，117000,本鋼板材股份有限公司技術(shù)中心特鋼研究開發(fā)所）[摘要]介紹了轉(zhuǎn)爐+LF+RH+連鑄+連軋生產(chǎn)石油管坯45MnCrMo鋼的生產(chǎn)工藝。產(chǎn)材規(guī)格￠200，標(biāo)準(zhǔn)成分為（%：0.43~0.48C，0.15~0.35Si，0.95~1.15Mn，0.95~1.15Cr，0.20~0.25Mo）。通過(guò)工藝控制，轉(zhuǎn)爐冶煉生產(chǎn)的45MnCrMo鋼純凈度高，殘余元素及氣體含量低，完全滿足石油管坯用鋼要求。本鋼的轉(zhuǎn)爐+LF+RH+連鑄+連軋工藝可以進(jìn)行其它高均質(zhì)純凈特殊鋼的生產(chǎn)。[關(guān)鍵詞]轉(zhuǎn)爐RH連鑄45MnCrMoTrialproductionof45MnCrMosteelslabsforpetroleumpipelinesteelbymeansofconverterpluscontinuouscastingprocessLUBingjunYUWentao(BenxiLiaoning,117000,SpecialSteelResearchandDevelopmentInstituteofTechnologyCenterofBengangSteelPlatesCo.,Ltd.)Abstract:Thispaperintroducestheproductiontechnologyforproducing45MnCrMosteelslabsforpetroleumpipelinesteelbymeansofconverter+Lf+RH+continuouscasting+hotrollingroute.Theproductsizeis∮200andstandardcompositionsare(%:0.43—0.48C;0.15—0.35Si;0.95—1.15Mn;0.95—1.15Cr;0.20—0.25Mo)respectively.Throughtechnologicalcontrol,the45MnCrMosteelproducedbyconvertersmeltinghashighpurityandlowresidualelementsandlowgascontent.Itfullymeetstheneedsofsteelslabsforpetroleumpipelinesteel.Thetechnologicalrouteofconverter+Lf+RH+continuouscasting+hotrollingcanbeusedtoproduceotherkindsofspecialsteelwithhighhomogeneouspurity.Keywords:converter,RH,continuouscasting,45MnCrMo45MnCrMo屬于石油管坯鋼，經(jīng)穿管后用于生產(chǎn)石油鉆鋌。由于其軋制的鋼管為厚壁管，軋制變形量小，所以管坯芯部質(zhì)量如疏松、縮孔、夾雜物等冶金質(zhì)量問(wèn)題是產(chǎn)生管體內(nèi)表面裂紋、小針孔等缺陷的根本原因。本鋼板材股份有限公司采用了150噸轉(zhuǎn)爐冶煉并配給LF和RH雙功位精煉及350×470斷面連鑄機(jī)生產(chǎn)工藝試制了45MnCrMo鋼，鋼水純凈度得到有效提高，P≤0.014％，S≤0.005％，As+Sn+Pb+Sb+Bi≤0.005％,［O］≤15×10-6，該工藝生產(chǎn)的石油管坯鋼能有效控制連鑄管坯中間裂紋的產(chǎn)生和改善連鑄坯的表面質(zhì)量，經(jīng)檢驗(yàn)各項(xiàng)理化指標(biāo)完全滿足石油管坯質(zhì)量要求。1工藝設(shè)備特點(diǎn)工藝路徑：鐵水脫硫→復(fù)吹轉(zhuǎn)爐→LF→RH→矩形坯鑄機(jī)→800/650棒材連軋機(jī)組→保溫鐵水預(yù)處理使用鎂作為脫硫劑。轉(zhuǎn)爐為150噸氧氣頂-底復(fù)吹方式，底部氣體采用氮?dú)饣驓鍤夤?，配合頂部噴吹氧槍、底部采?支供氣元件。采用這種工藝，大大強(qiáng)化了爐內(nèi)反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)條件，可以收到良好的冶煉效果和經(jīng)濟(jì)效益。轉(zhuǎn)爐采用全鐵水冶煉，石灰為活性灰，轉(zhuǎn)爐本身通過(guò)一級(jí)計(jì)算機(jī)控制、二級(jí)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)靜態(tài)模型并用副槍校正完成動(dòng)態(tài)模型，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐煉鋼的自動(dòng)化。LF爐通過(guò)電弧加熱制造高堿度還原渣，促進(jìn)冶金反應(yīng)精煉鋼液。鋼包底部吹入惰性氣體進(jìn)行鋼液攪拌，保證溫度和合金成分均勻。配備喂絲設(shè)備，終脫氧采用夾雜物變性鈣處理。從德國(guó)TM公司引進(jìn)的RH－TB真空頂槍吹氧技術(shù)，是當(dāng)今國(guó)際最先進(jìn)的真空冶煉技術(shù)。該技術(shù)可以有效地除掉鋼水中的氫、氮、氧氣等有害氣體，將鋼水中的碳脫到最低限度，從而凈化鋼水，提高鋼材質(zhì)量。連續(xù)鑄機(jī)采用達(dá)涅利設(shè)備，一機(jī)四流，全過(guò)程保護(hù)澆注，結(jié)晶器安裝電磁攪拌器，在液芯最后階段投入機(jī)械輕壓下技術(shù)。800/650棒材連軋機(jī)組采用的是VIAPOMINI軋機(jī)設(shè)備，該軋制生產(chǎn)線采用了近5年來(lái)軋機(jī)生產(chǎn)和已證明的軋制技術(shù)，包括軋制過(guò)程自動(dòng)化控制，定徑技術(shù)和低溫精軋工藝。2冶煉工藝2.1轉(zhuǎn)爐冶煉生產(chǎn)工藝轉(zhuǎn)爐冶煉前鐵水經(jīng)鎂基噴粉脫硫預(yù)處理后扒凈渣，入爐鐵水硫含量≤0.010%，渣厚20～30mm。早化渣、化透渣，形成溫度較高、堿度較高、流動(dòng)性良好的前期渣，便于前期脫P(yáng)、脫C，冶煉中期適當(dāng)提高槍位，控制脫碳速度，利用溶池?cái)嚢鑿?qiáng)烈條件提高脫硫效率。轉(zhuǎn)爐按終點(diǎn)[C]≥0.15%、終點(diǎn)氧＜800ppm控制。出鋼前進(jìn)行鋼包底吹氬，出鋼采用擋渣標(biāo)擋渣，嚴(yán)格控制轉(zhuǎn)爐下渣量，要求鋼包渣量≯90mm。保證鋼包凈空在300～500mm。出鋼過(guò)程中采用鋁錳鈦及硅鋁鋇鍶鈣脫氧，控制鋼包[Als]=0.01~0.03%。鉬鐵隨廢鋼加入，硅錳、高錳、高鉻合金在出鋼1/3時(shí)陸續(xù)加入，合金收得率按90~92%控制。合金化考慮增碳、硅，2.2LF生產(chǎn)工藝鋼包到處理位后進(jìn)行測(cè)溫定氧，根據(jù)定氧值加鋁球調(diào)[Als]至0.03~0.04%[1]，然后進(jìn)行3~5min升溫化渣(化渣過(guò)程中加電石控制埋弧)，化渣后取樣。LF采用石灰造渣，造渣過(guò)程中加鋁球、電石、硅鐵粉進(jìn)行擴(kuò)散脫氧。造渣要求渣量應(yīng)滿足精煉效果要求，白渣保持時(shí)間不小于5min。爐渣顏色轉(zhuǎn)白后進(jìn)行合金化，LF離站前碳、錳、鉻、硅、鉬按規(guī)程目標(biāo)成分控制。成分合格后進(jìn)行鈣處理，每爐喂CaSi線200米，鈣處理后軟吹氬時(shí)間按15~20min控制，以保證夾雜物的去除效果。為保證中包合理的過(guò)熱度，連澆第一爐LF離站溫度按1579±5℃控制，連澆其它爐次按1569±52.3RH生產(chǎn)工藝RH精煉前≥1590℃，RH進(jìn)行脫氣處理，并進(jìn)行合金微調(diào)。RH預(yù)抽真空，大泵抽真空5分后采用小泵抽真空，小泵抽真空時(shí)間≥20分鐘，其中壓力小于100pa時(shí)間≥15分鐘，RH處理過(guò)程中適當(dāng)加鋁球調(diào)整[Als]。RH處理時(shí)間30~40min，循環(huán)后期按每分鐘降1℃控制溫度。RH復(fù)壓后根據(jù)溫度進(jìn)行吹氬2.4連鑄生產(chǎn)工藝保證中包烘烤時(shí)間大于2小時(shí)，要求中包溫度大于1150℃。做好結(jié)晶器保護(hù)渣、中包渣的干燥和防潮保護(hù)。做好中包密封，開澆前進(jìn)行中包氬氣吹掃，做好大包長(zhǎng)水口密封。中包渣要勤加入，嚴(yán)禁鋼液面裸露。采取浸入式澆注，保證浸入水口浸深120mm。開澆噸位按18噸控制，嚴(yán)格控制大包下渣，中間包鋼液溫度1509~1529℃，合理使用二冷水制度，嚴(yán)格按中包過(guò)熱度控制拉速，拉速范圍為0.56~0.62m/min。開啟結(jié)晶器電磁攪拌器（M-EMS），電磁攪拌電流4803化學(xué)成分本次試制共生產(chǎn)兩爐，進(jìn)行連續(xù)澆注拉坯。實(shí)際化學(xué)成分見表1表145MnCrMo鋼化學(xué)成分要求、控制范圍和成品分析結(jié)果，2爐，%成分CSiMnPSCrMoNiCuAs+Sn+Pb+Sb+Bi標(biāo)準(zhǔn)0.43~0.480.15~0.350.95~1.15≤0.025≤0.0200.95~1.150.20~0.25≤0.25≤0.20內(nèi)控0.43~0.480.17~0.320.97~1.13≤0.020≤0.0200.97~1.130.20~0.25≤0.15≤0.15目標(biāo)0.450.251.05≤0.020≤0.0201.050.22≤0.10≤0.10成品10.450.241.030.0140.0051.010.220.010.02≤0.005成品20.440.231.050.0120.0041.070.220.010.02≤0.005化學(xué)成分控制準(zhǔn)確，由于采用全鐵水冶煉，鋼中殘余元素Ni、Cu等含量低，五害元素之和≤0.005%，可以有效避免中間裂紋的產(chǎn)生。4連鑄坯低倍檢驗(yàn)根據(jù)GB/T226采取冷酸腐蝕方法進(jìn)行顯示，參照YB/T153-1999《優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼連鑄方坯低倍組織缺陷評(píng)級(jí)圖》評(píng)級(jí)，其中等軸晶率按照短軸實(shí)際測(cè)量尺寸計(jì)算評(píng)級(jí)。矩型坯實(shí)際長(zhǎng)度470~477cm，實(shí)際寬度345~352cm。連鑄坯激冷層在60~100mm之間，柱狀晶形態(tài)明顯，由于內(nèi)外弧冷卻強(qiáng)度差異造成偏晶現(xiàn)象，等軸晶細(xì)小均勻，等軸晶率達(dá)到40%以上。沒(méi)有發(fā)現(xiàn)中心裂紋、中間裂紋等缺陷，但是5軋制工藝連鑄坯滿足熱裝條件（≥650℃）加熱爐為三段步進(jìn)式加熱，以高爐、焦?fàn)t混合煤氣為燃料，冷態(tài)裝料能力為120t/h，加熱溫度：1150～1200℃，芯部和表面的溫度差為20～30℃，鋼坯頭尾溫度差為+20～30℃。采用二輥可逆式￠800×1850mm初軋機(jī)開215×245預(yù)備方，開軋溫度≥1150℃。終軋溫度≥900℃。用900噸大剪剪切，￠650連軋機(jī)產(chǎn)￠200，最后由六輥棒材矯直機(jī)矯直。直徑公差按Φ200±1.00mm控制，每米彎曲度滿足2mm/m。鋼材冷卻到6006低倍組織和非金屬夾雜按照GB226-91和GB1979-80標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，將45MnCrMo鋼材試片酸浸后進(jìn)行低倍組織檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果為一般疏松0級(jí)，中心疏松1級(jí)，偏析0級(jí)，點(diǎn)狀偏析0級(jí)。無(wú)白點(diǎn)、裂紋、翻皮等其它缺陷。。非金屬夾雜按照GB10561中JK圖評(píng)級(jí)，檢驗(yàn)結(jié)果見表2。表245MnCrMo鋼非金屬夾雜物評(píng)定級(jí)別及檢驗(yàn)結(jié)果，2爐項(xiàng)目A粗A細(xì)B粗B細(xì)C粗C細(xì)D粗D細(xì)標(biāo)準(zhǔn)≤2.0≤2.5≤2.0≤2.5≤2.0≤2.5≤2.0≤2.5檢驗(yàn)結(jié)果0.5~1.01.0~1.50.51.0000~1.00采取了LF、RH雙功位，夾雜物級(jí)別明顯減小，但是由于實(shí)行了鈣處理，點(diǎn)狀?yuàn)A雜物出現(xiàn)率仍較高。7氣體含量試制時(shí)對(duì)鋼水的氫含量變化和鋼材上氣體含量進(jìn)行了測(cè)定，見表3。表345MnCrMo鋼氣體含量變化，2爐，×10-6定氫儀[H][H]含量[O]含量取樣位置氬前氬后RH后材上取樣材上取樣第一爐36.30.80.615第二爐4.35.11.10.514經(jīng)RH真空循環(huán)后，鋼水中氫含量明顯減少，鋼材上氫含量≤0.6×10-6，避免了白點(diǎn)等缺陷的產(chǎn)生。鋼材上氧含量≤15×10-6，鋼中氧化物夾雜明顯減少。8結(jié)語(yǔ)8.1從45MnCrMo鋼材上高倍夾雜物檢驗(yàn)上可以看出，為了保證連鑄工藝順利拉坯采用了鈣處理工藝，但是造成點(diǎn)狀?yuàn)A雜物出現(xiàn)率過(guò)高。需進(jìn)一步完善軟吹氬工藝，確保鋁酸鈣從鋼液中去除。8.2轉(zhuǎn)爐+LF+RH+矩型坯工藝生產(chǎn)的45MnCrMo鋼材上低倍組織純凈，氣體含量低，完全滿足石油管坯的要求。8.3轉(zhuǎn)爐+LF+RH+矩型坯工藝成本低、效率高，具有很高的社會(huì)效益和經(jīng)