海洋管線用10MnVNbNiMos鋼的生產實踐

2022-12-17 09:02:12馬全峰

工業加熱 2022年11期

關鍵詞：工藝

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、高硫地區和海底鋪設三類，從油氣輸送管的發展趨勢、管線鋪設條件、主要失效形式和失效原因綜合評價看，不僅要求管線鋼有良好的力學性能，還應具有大口徑、可焊接性、耐嚴寒低溫、耐腐蝕性、抗海水和HIC等性能。海洋管線管這種工作環境惡劣，線路長，又不易維護，對鋼材質量要求非常嚴格。海洋管線管成分設計上要盡量降低鋼材中雜質元素P、S、O、N、H等含量，煉鋼過程除了按成分設計要求精確控制外，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鋼成分及工藝設計

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，(A+B+C+D)粗細系總和要求≤4.0(見表1)。

表1 10MnVNbNiMos鋼的化學成分要求 %

2 生產工藝控制

2.1 廢鋼和鐵水要求

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

表2 鐵水主要成分的要求 %

根據成分設計要求，為實現快速冶煉防止冶煉周期長鋼水增氮多、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，通過選用優質外購廢鋼和廠內返回非鉻鉬廢鋼，確保殘余元素和五害元素滿足成分設計要求。

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，同時利用碳搶造好泡沫渣，增大渣-鋼接觸面積，加強渣-鋼界面脫磷反應。電爐出鋼采用留鋼留渣操作，對早期石灰熔化，提前造好泡沫渣，有利于早期低溫機快速脫磷。

電爐出鋼操作及爐后脫氧劑、渣料加入情況：出鋼溫度≥1 650 ℃，嚴禁下渣及嚴重過氧化出鋼，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LF爐終渣成分，過程使用鋁粒、硅鐵粉等進行渣面脫氧，造高堿度低氧化性渣，白渣保持時間≥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，保高真空時間≥20 min，對鋼水進行充分脫氣處理，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

連鑄采用全程保護澆注、高振頻小振幅、結晶器電磁攪拌、恒拉速等技術，確保鑄坯質量合格。Φ270 mm斷面10MnVNbNiMos鋼種連鑄二冷比水量情況見表6，結晶器振動參數設定情況見表7，保護渣理化指標情況見表8。熔點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鋼種結晶器振動參數設定表

3 實踐效果分析

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規格鋼管后取樣：A類、B粗、C類、D粗夾雜四象限評級全部0級，B細3個1.0級、其他全部0.5級，D細全部0.5級(見表10)，評級情況如表11所示。