D0I:10.13374/1.issnl00103.2007.08.008 第29卷第8期 北京科技大学学报 Vol.29 No.8 2007年8月 Journal of University of Science and Technology Beijing Aug:2007 高级别管线钢精炼工艺分析 刘建华包燕平李太全韩丽娜董献杨伶俐 北京科技大学治金与生态工程学院，北京100083 摘要对LFVD、RLF和LFRH三种精炼流程生产管线钢过程进行了系统取样和综合分析·结果表明：三种工艺均可 生产高级别管线钢，但LFRH流程可生产纯净度和洁净度更高的产品：不同精炼手段具有不同的精炼功能，但由于生产流程 中相续精炼工序渣量和渣组成等的相互关联和制约，各精炼工序均会受到上下游精炼工序的影响· 关键词管线钢：精炼；纯净度：洁净度 分类号TF703.5 高级别管线钢对钢中有害元素和夹杂物的控制 1.2多种方法综合分析 均有非常严格的要求[)，在生产中常采用炉外精 采用金相法对试样中夹杂的种类、数量、形态、 炼生产工艺以保障管线钢的纯净度，国内外用于生 尺寸分别进行统计分析闺；采用JSM6480LV扫描 产高级别管线钢炉外精炼设备主要有LF炉、RH和 电镜和电子探针对夹杂的成分和形貌进行分析，分 VD,主要精炼流程有LRH和LFVD两种，但何 辨率为3nm:采用化学分析方法对钢中氧、氨、硫、 种精炼工艺更适合生产高纯净管线钢还没有定论， 氢等成分进行分析 国内某厂原采用BOF-LF一VDCC流程生产 高级别管线钢，增建RH精炼设备后，希望采用RH 2实验结果 取代VD生产管线钢，因此可以采用三种不同的精 2.1不同精炼流程对铸坯中总氧量的影响 炼工艺生产管线钢：(1)铁水预处理→转炉→LF精 总氧量常用作钢水或钢材洁净度高低的评价指 炼→VD精炼→中间包→连铸，并于VD中喂入 标可.实验结果表明采用RLF精炼工艺流程，铸 SiCa线（简称LFVD工艺）；(2)铁水预处理→转炉 坯中总氧的质量分数接近采用LFVD精炼工艺的 LF精炼→RH精炼→中间包→连铸，在LF精炼 水平，为17.33×10-6；而采用LFRH精炼工艺流 成分微调后喂入SiCa线（简称LF一RH工艺）；(3) 程，铸坯中总氧的质量分数平均值为8.5×10-6，远 铁水预处理→转炉→RH精炼→LF精炼→中间包 远低于L一VD精炼工艺生产水平.文献[6]统计了 →连铸，LF精炼后期喂入SiCa线（简称RHLF工 世界上19家X52~X70管线钢总氧的质量分数控 艺)·本研究通过对三种不同流程生产管线钢的质 制水平，其平均值为15.6×10-6.该厂的生产实践 量进行系统取样分析，比较不同精炼流程生产高级 表明，采用RH精炼可以生产洁净度较高的管线钢， 别管线钢的纯净度和洁净度，优选生产流程，同时探 但不同的工艺流程(RH精炼位于LF精炼前或后)， 讨不同精炼手段及其组合对管线钢质量及相邻精炼 铸坯中总氧存在较大区别.采用LFRH精炼流程 环节的影响 生产的管线钢洁净度可达到国际先进水平. 1 实验方法 2.2不同精炼流程生产铸坯中的显微夹杂物种类 表1表明三种精炼流程生产的铸坯中夹杂物种 1.1系统取样 类存在明显区别，典型的差别是采用RHLF精炼 根据炼钢生产流程，把正常生产中一个浇次的 流程生产的铸坯中未发现Al2O3夹杂，采用LF一VD 每一炉钢作为研究对象，在转炉出钢、LF炉精炼前、 精炼在铸坯中发现了少量Al2O3夹杂，而采用LF一 LF炉精炼后、RH或VD精炼前后、中间包、结晶 RH精炼，则发现了数量较多的A2O3夹杂， 器、铸坯中按计划系统取样，分析各环节管线钢纯净 A203为形状不规则的脆性夹杂，在轧制加工 度和洁净度 后沿加工方向排列成链状，在成品管线中形成许多 收稿日期：2007-03-15修回日期：2007-05-16 裂纹源，对石油管线的危害很大，管线钢生产中常 作者简介：刘建华(1966-)，男，教授 通过向钢液中喂入SiCa线，使不规则脆性Al2O3转
高级别管线钢精炼工艺分析 刘建华 包燕平 李太全 韩丽娜 董 献 杨伶俐 北京科技大学冶金与生态工程学院北京100083 摘 要 对 LF－VD、RH－LF 和 LF－RH 三种精炼流程生产管线钢过程进行了系统取样和综合分析．结果表明：三种工艺均可 生产高级别管线钢但 LF－RH 流程可生产纯净度和洁净度更高的产品；不同精炼手段具有不同的精炼功能但由于生产流程 中相续精炼工序渣量和渣组成等的相互关联和制约各精炼工序均会受到上下游精炼工序的影响． 关键词 管线钢；精炼；纯净度；洁净度 分类号 TF703∙5 收稿日期：2007-03-15 修回日期：2007-05-16 作者简介：刘建华（1966－）男教授 高级别管线钢对钢中有害元素和夹杂物的控制 均有非常严格的要求［1－3］在生产中常采用炉外精 炼生产工艺以保障管线钢的纯净度．国内外用于生 产高级别管线钢炉外精炼设备主要有 LF 炉、RH 和 VD主要精炼流程有 LF－RH 和 LF－VD 两种但何 种精炼工艺更适合生产高纯净管线钢还没有定论． 国内某厂原采用 BOF－LF－VD－CC 流程生产 高级别管线钢增建 RH 精炼设备后希望采用 RH 取代 VD 生产管线钢因此可以采用三种不同的精 炼工艺生产管线钢：（1）铁水预处理→转炉→LF 精 炼→VD 精炼→中间包→连铸并于 VD 中喂入 SiCa 线（简称 LF－VD 工艺）；（2）铁水预处理→转炉 →LF 精炼→RH 精炼→中间包→连铸在 LF 精炼 成分微调后喂入 SiCa 线（简称 LF－RH 工艺）；（3） 铁水预处理→转炉→RH 精炼→LF 精炼→中间包 →连铸LF 精炼后期喂入 SiCa 线（简称 RH－LF 工 艺）．本研究通过对三种不同流程生产管线钢的质 量进行系统取样分析比较不同精炼流程生产高级 别管线钢的纯净度和洁净度优选生产流程同时探 讨不同精炼手段及其组合对管线钢质量及相邻精炼 环节的影响． 1 实验方法 1∙1 系统取样 根据炼钢生产流程把正常生产中一个浇次的 每一炉钢作为研究对象在转炉出钢、LF 炉精炼前、 LF 炉精炼后、RH 或 VD 精炼前后、中间包、结晶 器、铸坯中按计划系统取样分析各环节管线钢纯净 度和洁净度． 1∙2 多种方法综合分析 采用金相法对试样中夹杂的种类、数量、形态、 尺寸分别进行统计分析［4］；采用 JSM－6480LV 扫描 电镜和电子探针对夹杂的成分和形貌进行分析分 辨率为3nm；采用化学分析方法对钢中氧、氮、硫、 氢等成分进行分析． 2 实验结果 2∙1 不同精炼流程对铸坯中总氧量的影响 总氧量常用作钢水或钢材洁净度高低的评价指 标［5］．实验结果表明采用 RH－LF 精炼工艺流程铸 坯中总氧的质量分数接近采用 LF－VD 精炼工艺的 水平为17∙33×10－6 ；而采用 LF－RH 精炼工艺流 程铸坯中总氧的质量分数平均值为8∙5×10－6远 远低于 LF－VD 精炼工艺生产水平．文献［6］统计了 世界上19家 X52～X70管线钢总氧的质量分数控 制水平其平均值为15∙6×10－6．该厂的生产实践 表明采用 RH 精炼可以生产洁净度较高的管线钢 但不同的工艺流程（RH 精炼位于 LF 精炼前或后） 铸坯中总氧存在较大区别．采用 LF－RH 精炼流程 生产的管线钢洁净度可达到国际先进水平． 2∙2 不同精炼流程生产铸坯中的显微夹杂物种类 表1表明三种精炼流程生产的铸坯中夹杂物种 类存在明显区别典型的差别是采用 RH－LF 精炼 流程生产的铸坯中未发现 Al2O3 夹杂采用 LF－VD 精炼在铸坯中发现了少量 Al2O3 夹杂而采用 LF－ RH 精炼则发现了数量较多的 Al2O3 夹杂． Al2O3 为形状不规则的脆性夹杂在轧制加工 后沿加工方向排列成链状在成品管线中形成许多 裂纹源对石油管线的危害很大．管线钢生产中常 通过向钢液中喂入 SiCa 线使不规则脆性 Al2O3 转 第29卷 第8期 2007年 8月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．29No．8 Aug．2007 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2007．08．008
,790 北京科技大学学报 第29卷 变成球状钙铝酸盐夹杂，减轻A12O3的危害. 水平，该研究中LFVD、RLF和LFRH三种精 表1三种不同精炼流程生产铸坯中各种夹杂物出现的比率 炼流程生产的管线钢中硫的平均质量分数分别为 Table I Percent of various inclusions in slabs produced with three 23×10-6,20×10-6和18×10-6，均达到了高级别 refining processes % 管线钢对于硫含量的控制要求， 钙铝酸盐与钙铝 氧化铝与 2.5不同精炼流程生产中氢含量控制 精炼 氧化铝 CaS/MnS 酸盐 Cao/Mgo 其他 流程 夹杂 钢中氢是导致白点和发裂的主要原因，管线钢 复合夹杂夹杂 复合夹杂 中的氢含量越高，氢致裂纹(HIC)产生的几率越大， LF-VD 23 58 13 6 腐蚀率越高，平均裂纹长度增加越显著[⑧].RH的脱 RH LF 男 9 3 氢能力较强，可使钢中氢的质量分数降到2×10-6 LF-RH 28 22 22 18 10 以下，本次实验中采用LFRH流程生产的管线钢 中氢的质量分数平均值为1.6×10-6，低于LF-VD 在RHHF和LFVD精炼流程中，均在精炼工 流程的3.77×10-6. 序接近结束时向钢水中喂入SiCa线，钢中Al2O3夹 杂基本变性为低熔点球状钙铝酸盐夹杂，在其后的 3讨论 连铸中通过加强保护浇注，铸坯中一般不会出现 Al2O3夹杂(LFVD精炼流程生产的管线钢铸坯中 3.1高级别管线钢生产精炼流程对比 上面的研究表明，RH和VD均可和LF联用生 存在A1203夹杂是因为生产中有一炉次连铸时未能 产高级别管线钢，将管线钢的洁净度和纯净度控制 实现自动开浇，烧氧开浇引起钢水二次氧化)·而在 在较高水平，但采用RH精炼时，LFRH精炼流程 LFRH精炼流程生产中，SiCa线在LF精炼后期喂 更具优势，可将管线钢的总氧、氨、氢等控制在更好 入，由于在后面的RH精炼中，钢水二次氧化不可避 水平，但应注意在RH精炼后还需进行喂钙处理，使 免，最后铸坯中存在较多A203夹杂.因此采用 钢中Al203完全变性 LFRH精炼流程生产管线钢，需在RH精炼后进行 3.2不同精炼手段及其组合的冶炼特点 喂钙处理 (I)LF精炼，硫是管线钢中影响抗HⅢC能力 2.3不同精炼流程生产铸坯中氮含量差别 和抗硫化氢应力腐蚀能力(S$C)的主要元素.法国 高级别管线钢对氨含量有较严格的要求，氨含 Pressouyre等]研究表明：当钢中硫的质量分数大 量较高则管线钢的低温塑性较低，容易引起DWTT 于50×10一6时，随着钢中硫含量的增加，HIC的敏 指标(drop weight tear test,DWTT)超标；氮含量较 感性显著增加.当钢中硫小于20×10-6时，HⅢC明 低，则较难通过在钢中形成碳氮化合物，促进沉淀强 显降低，甚至可以忽略.硫还影响管线钢的低温冲 化的效果，因此高级别管线钢，铸坯中氨的质量分数 击韧性，降低硫含量可显著提高冲击韧性10).因 希望控制在40×10-6左右，但由于高级别管线钢 此，高级别管线钢生产中必须采用铁水预处理和LF 生产中氧和硫控制在非常低的水平，又常采用LF 精炼 精炼，管线钢中氮含量常常容易超标，实验测得 LF精炼具有很强的脱硫能力，但其脱硫效果与 LFVD、RLF和LFRH三种不同精炼流程生产 LF渣组成和渣量密切相关.而LF渣组成和渣量又 的管线钢中氮的质量分数分别为43×10-6、33× 与LF同何种其他精炼设备联用以及LF精炼在精 10-5和36×10-6，表明采用RH精炼工艺，可以将 炼流程中的先后顺序有关，本研究中，由于LF一VD 铸坯中氮含量控制在较低的水平，达到高级别管线 精炼流程中后序VD精炼对钢包净空有较高的要 钢的要求 求，LF精炼的造渣量受到限制，LF的脱硫效果也受 2.4不同精炼流程生产中硫含量控制 到影响，该精炼流程生产的管线钢平均硫含量比采 由于抗氢致裂纹敏感性(HⅢC)、冲击韧性及各 用RH精炼生产的管线钢稍高· 向同性等方面的要求，高级别管线钢对硫含量的控 采用LF精炼后，钢中氨含量较高，因此高级管 制非常苛刻门.文献[6]统计了国外19家企业生产 线钢必须采用真空处理，控制钢中氨含量，同时也可 管线钢中S的平均质量分数为30×10-6，变化范围 去除钢中氢及夹杂，文献[6]统计的19家管线钢生 为(4~150)×10-6 产厂家有13个厂家进行脱气处理，其中8家使用 高级别的管线钢生产均采用铁水预处理和LF RH脱气，5家使用VD脱气，脱气的主要目的是脱 精炼相结合，成品管线钢中硫含量均能控制在较低 氢，同时也可进一步达到控制总氧、氮、硫等目的
变成球状钙铝酸盐夹杂减轻 Al2O3 的危害． 表1 三种不同精炼流程生产铸坯中各种夹杂物出现的比率 Table1 Percent of various inclusions in slabs produced with three refining processes ％ 精炼 流程 钙铝酸盐与 CaS／MnS 复合夹杂 钙铝 酸盐 夹杂 氧化铝与 CaO／MgO 复合夹杂 氧化铝 夹杂 其他 LF－VD 23 58 － 13 6 RH－LF 88 9 － － 3 LF－RH 28 22 22 18 10 在 RH－LF 和 LF－VD 精炼流程中均在精炼工 序接近结束时向钢水中喂入 SiCa 线钢中 Al2O3 夹 杂基本变性为低熔点球状钙铝酸盐夹杂在其后的 连铸中通过加强保护浇注铸坯中一般不会出现 Al2O3夹杂（LF－VD 精炼流程生产的管线钢铸坯中 存在 Al2O3 夹杂是因为生产中有一炉次连铸时未能 实现自动开浇烧氧开浇引起钢水二次氧化）．而在 LF－RH 精炼流程生产中SiCa 线在 LF 精炼后期喂 入由于在后面的 RH 精炼中钢水二次氧化不可避 免最后铸坯中存在较多 Al2O3 夹杂．因此采用 LF－RH精炼流程生产管线钢需在 RH 精炼后进行 喂钙处理． 2∙3 不同精炼流程生产铸坯中氮含量差别 高级别管线钢对氮含量有较严格的要求氮含 量较高则管线钢的低温塑性较低容易引起 DWTT 指标（drop weight tear testDWTT ）超标；氮含量较 低则较难通过在钢中形成碳氮化合物促进沉淀强 化的效果因此高级别管线钢铸坯中氮的质量分数 希望控制在40×10－6左右．但由于高级别管线钢 生产中氧和硫控制在非常低的水平又常采用 LF 精炼管线钢中氮含量常常容易超标．实验测得 LF－VD、RH－LF 和 LF－RH 三种不同精炼流程生产 的管线钢中氮的质量分数分别为43×10－6、33× 10－6和36×10－6表明采用 RH 精炼工艺可以将 铸坯中氮含量控制在较低的水平达到高级别管线 钢的要求． 2∙4 不同精炼流程生产中硫含量控制 由于抗氢致裂纹敏感性（HIC）、冲击韧性及各 向同性等方面的要求高级别管线钢对硫含量的控 制非常苛刻［7］．文献［6］统计了国外19家企业生产 管线钢中 S 的平均质量分数为30×10－6变化范围 为（4～150）×10－6． 高级别的管线钢生产均采用铁水预处理和 LF 精炼相结合成品管线钢中硫含量均能控制在较低 水平．该研究中 LF－VD、RH－LF 和 LF－RH 三种精 炼流程生产的管线钢中硫的平均质量分数分别为 23×10－6、20×10－6和18×10－6均达到了高级别 管线钢对于硫含量的控制要求． 2∙5 不同精炼流程生产中氢含量控制 钢中氢是导致白点和发裂的主要原因．管线钢 中的氢含量越高氢致裂纹（HIC）产生的几率越大 腐蚀率越高平均裂纹长度增加越显著［8］．RH 的脱 氢能力较强可使钢中氢的质量分数降到2×10－6 以下．本次实验中采用 LF－RH 流程生产的管线钢 中氢的质量分数平均值为1∙6×10－6低于 LF－VD 流程的3∙77×10－6． 3 讨论 3∙1 高级别管线钢生产精炼流程对比 上面的研究表明RH 和 VD 均可和 LF 联用生 产高级别管线钢将管线钢的洁净度和纯净度控制 在较高水平．但采用 RH 精炼时LF－RH 精炼流程 更具优势可将管线钢的总氧、氮、氢等控制在更好 水平但应注意在 RH 精炼后还需进行喂钙处理使 钢中 Al2O3 完全变性． 3∙2 不同精炼手段及其组合的冶炼特点 （1） LF 精炼．硫是管线钢中影响抗 HIC 能力 和抗硫化氢应力腐蚀能力（SSC）的主要元素．法国 Pressouyre 等［9］ 研究表明：当钢中硫的质量分数大 于50×10－6时随着钢中硫含量的增加HIC 的敏 感性显著增加．当钢中硫小于20×10－6时HIC 明 显降低甚至可以忽略．硫还影响管线钢的低温冲 击韧性降低硫含量可显著提高冲击韧性［10］．因 此高级别管线钢生产中必须采用铁水预处理和 LF 精炼． LF 精炼具有很强的脱硫能力但其脱硫效果与 LF 渣组成和渣量密切相关．而 LF 渣组成和渣量又 与 LF 同何种其他精炼设备联用以及 LF 精炼在精 炼流程中的先后顺序有关．本研究中由于 LF－VD 精炼流程中后序 VD 精炼对钢包净空有较高的要 求LF 精炼的造渣量受到限制LF 的脱硫效果也受 到影响该精炼流程生产的管线钢平均硫含量比采 用 RH 精炼生产的管线钢稍高． 采用 LF 精炼后钢中氮含量较高因此高级管 线钢必须采用真空处理控制钢中氮含量同时也可 去除钢中氢及夹杂．文献［6］统计的19家管线钢生 产厂家有13个厂家进行脱气处理其中8家使用 RH 脱气5家使用 VD 脱气．脱气的主要目的是脱 氢同时也可进一步达到控制总氧、氮、硫等目的． ·790· 北 京 科 技 大 学 学 报 第29卷
第8期 刘建华等：高级别管线钢精炼工艺分析 .791. 生产中总是先加热升温，然后再脱气， 10-6,9×10-6和7×10-6，表明LF一RH精炼流程 (2)VD精炼，VD常和LF精炼联用以脱氨、 中RH发挥了一定的脱氮作用，但脱氮能力明显低 去夹杂、脱氢，同时也可通过渣洗进一步脱硫，成本 于VD精炼， 低，是生产特殊钢的典型生产流程：但VD精炼时间 同时由于RH精炼时要求钢液装入量比较大， 长、脱气能力有限.VD还对LF精炼有限制，特别 但为了保证钢包有一定的净空，所以LF造渣量要 是限制LF精炼过程中的造渣量，从而影响LF精炼 适当减少，这会对LF造泡沫渣产生影响，从而影响 造泡沫渣，对LF精炼脱硫和控制增氮都存在制约· LF精炼过程增氨控制效果，但该方面的影响小于为 本次实验结果表明：采用VD精炼，为了VD抽 了满足VD精炼要求而引起的影响， 真空过程不溢渣，LF所造的泡沫渣的发泡能力不是 很好，钢液易于从空气中和高温电弧区吸氨，平均增 4结论 氨的质量分数达0.0032%；而采用RH的精炼流 (1)采用三种精炼工艺均可生产高级别管线 程，LF精炼过程增氨较小，RHLF和LFRH两种 钢，但采用LFRH精炼流程可生产纯净度和洁净 流程中LF精炼增氮的质量分数分别降低到 度更高的管线钢， 0.0024%和0.0013%. (2)LFRH精炼流程中，在RH精炼时钢水会 VD有较强的渣洗脱硫能力，但由于VD渣大 发生二次氧化，钢中出现Al2O3夹杂、需在RH精炼 部分为LF精炼后期渣，此时渣钢脱硫反应接近平 后对钢水进行钙处理 衡，因此VD的精炼脱硫效果也有限，本研究中VD (③)LF具有较强的脱硫能力，但其脱硫能力及 精炼的脱硫率为23%. 过程增氮控制会受到后序脱气精炼手段的影响；VD (3)RH精炼，RH精炼在不同的生产条件下能 具有较强的脱氨和脱硫能力，但其脱硫效果受到上 起到脱气、去夹杂、脱碳等作用 游LF精炼渣的制约，同时它又对LF造渣脱硫及增 采用RH轻处理工艺，可以发挥RH强大的脱 氨控制存在明显影响；RH精炼具有较强脱氢和去 碳功能，高级别管线钢常需将碳的质量分数控制在 除夹杂的能力，本实验中其脱氮能力逊于VD精炼， 0.03%0.08%,考虑到精炼和连铸过程中增碳，如 对上游LF精炼的影响较小， 没有RH脱碳手段，需在转炉冶炼终点将碳控制在 0.03%以下，容易造成钢水过氧化·本研究中通过 参考文献 采用RHLF精炼流程，在保证产品管线钢碳合格 [1]曾光廷，李静缓，罗学厚.非金属夹杂物与钢的韧性研究.材 的前提下，将转炉出钢中碳的质量分数提高到 料科学与工程，2000,18(2)：87 [2]张本源.管线钢冶炼工艺技术的开发.天津冶金，2005,125 0.05%以上，氧活度控制在(400~600)×10-6，避 (1):8 免了钢水的过氧化，RH轻处理后钢中碳降低到 [3]Liu J H.Bao Y P.Dong X.et al.Distribution and segregation of 0.01%以下.同时，采用该工艺流程，由于采用沸腾 dissolved Elements in pipeline slab.J Univ Sci Technol Beijing, 出钢，出钢过程钢水增氨得到明显控制， 2007,14(3):212 [4]张军.马钢连铸异型坯表面纵裂纹及清洁度研究[学位论文] 采用RH轻处理工艺的缺点是脱气在LF精炼 北京：北京科技大学，2006：40 前进行，LF精炼过程中由于添加合金料和造渣剂， [5]蔡开科.转炉一精炼一连铸过程钢中氧的控制.钢铁，2004,39 钢水会增氢，钢中氢、氨、夹杂较难控制.因此，本研 (8):49 究中采用了LFRH精炼流程冶炼管线钢，充分发 [6]国际钢铁协会，洁净钢.中国金属学会，译.北京：冶金工业 出版社，2006：259 挥RH去气和脱除夹杂的功能，这也是特殊钢冶炼 [7]殷光虹，施青，孙元宁，管线用钢氢致裂纹(HC)影响因素分 常采用的精炼流程，前面的研究结果表明该流程可 析.钢管，2004,33(6)：20 生产更纯净、更洁净的管线钢， [8]张彩军，蔡开科，袁伟霞，等，管线钢的性能要求与炼钢生产特 与VD相比，RH精炼周期短，脱氢能力强，在 点.炼钢.2002,18(5)：40 [9]Pressouyre G M,Blondeau R,Cadiou L.Hsla steels with im- 原始氮含量较高的情况下可脱氮，由于管线钢在前 proved hydrogen sulfide cracking resistance.J Mater Energy 期出钢、镇静、吹氩、LF精炼过程中增氨较为严重， Syst,1984,6(1):59 本实验中LF一VD、LFRH和RHLF三种不同精 [10]郝瑞辉，丛晖，马薇，合金元素在高级管线钢中的作用与控 炼流程真空处理工序脱氮的质量分数分别为21× 制.河南冶金，2006,14(3)：21
生产中总是先加热升温然后再脱气． （2） VD 精炼．VD 常和 LF 精炼联用以脱氮、 去夹杂、脱氢同时也可通过渣洗进一步脱硫成本 低是生产特殊钢的典型生产流程；但 VD 精炼时间 长、脱气能力有限．VD 还对 LF 精炼有限制特别 是限制 LF 精炼过程中的造渣量从而影响 LF 精炼 造泡沫渣对 LF 精炼脱硫和控制增氮都存在制约． 本次实验结果表明：采用 VD 精炼为了 VD 抽 真空过程不溢渣LF 所造的泡沫渣的发泡能力不是 很好钢液易于从空气中和高温电弧区吸氮平均增 氮的质量分数达0∙0032％；而采用 RH 的精炼流 程LF 精炼过程增氮较小RH－LF 和 LF－RH 两种 流程 中 LF 精 炼 增 氮 的 质 量 分 数 分 别 降 低 到 0∙0024％和0∙0013％． VD 有较强的渣洗脱硫能力但由于 VD 渣大 部分为 LF 精炼后期渣此时渣钢脱硫反应接近平 衡因此 VD 的精炼脱硫效果也有限本研究中 VD 精炼的脱硫率为23％． （3） RH 精炼．RH 精炼在不同的生产条件下能 起到脱气、去夹杂、脱碳等作用． 采用 RH 轻处理工艺可以发挥 RH 强大的脱 碳功能．高级别管线钢常需将碳的质量分数控制在 0∙03％～0∙08％考虑到精炼和连铸过程中增碳如 没有 RH 脱碳手段需在转炉冶炼终点将碳控制在 0∙03％以下容易造成钢水过氧化．本研究中通过 采用 RH－LF 精炼流程在保证产品管线钢碳合格 的前提下将转炉出钢中碳的质量分数提高到 0∙05％以上氧活度控制在（400～600）×10－6避 免了钢水的过氧化．RH 轻处理后钢中碳降低到 0∙01％以下．同时采用该工艺流程由于采用沸腾 出钢出钢过程钢水增氮得到明显控制． 采用 RH 轻处理工艺的缺点是脱气在 LF 精炼 前进行LF 精炼过程中由于添加合金料和造渣剂 钢水会增氢钢中氢、氮、夹杂较难控制．因此本研 究中采用了 LF－RH 精炼流程冶炼管线钢充分发 挥 RH 去气和脱除夹杂的功能这也是特殊钢冶炼 常采用的精炼流程．前面的研究结果表明该流程可 生产更纯净、更洁净的管线钢． 与 VD 相比RH 精炼周期短脱氢能力强在 原始氮含量较高的情况下可脱氮．由于管线钢在前 期出钢、镇静、吹氩、LF 精炼过程中增氮较为严重 本实验中 LF－VD、LF－RH 和 RH－LF 三种不同精 炼流程真空处理工序脱氮的质量分数分别为21× 10－6、9×10－6和7×10－6表明 LF－RH 精炼流程 中 RH 发挥了一定的脱氮作用但脱氮能力明显低 于 VD 精炼． 同时由于 RH 精炼时要求钢液装入量比较大 但为了保证钢包有一定的净空所以 LF 造渣量要 适当减少这会对 LF 造泡沫渣产生影响从而影响 LF 精炼过程增氮控制效果但该方面的影响小于为 了满足 VD 精炼要求而引起的影响． 4 结论 （1） 采用三种精炼工艺均可生产高级别管线 钢但采用 LF－RH 精炼流程可生产纯净度和洁净 度更高的管线钢． （2） LF－RH 精炼流程中在 RH 精炼时钢水会 发生二次氧化钢中出现 Al2O3 夹杂、需在 RH 精炼 后对钢水进行钙处理． （3） LF 具有较强的脱硫能力但其脱硫能力及 过程增氮控制会受到后序脱气精炼手段的影响；VD 具有较强的脱氮和脱硫能力但其脱硫效果受到上 游 LF 精炼渣的制约同时它又对 LF 造渣脱硫及增 氮控制存在明显影响；RH 精炼具有较强脱氢和去 除夹杂的能力本实验中其脱氮能力逊于 VD 精炼 对上游 LF 精炼的影响较小． 参 考 文 献 ［1］ 曾光廷李静缓罗学厚．非金属夹杂物与钢的韧性研究．材 料科学与工程200018（2）：87 ［2］ 张本源．管线钢冶炼工艺技术的开发．天津冶金2005125 （1）：8 ［3］ Liu J HBao Y PDong Xet al．Distribution and segregation of dissolved Elements in pipeline slab．J Univ Sci Technol Beijing 200714（3）：212 ［4］ 张军．马钢连铸异型坯表面纵裂纹及清洁度研究［学位论文］． 北京：北京科技大学2006：40 ［5］ 蔡开科．转炉－精炼－连铸过程钢中氧的控制．钢铁200439 （8）：49 ［6］ 国际钢铁协会．洁净钢．中国金属学会译．北京：冶金工业 出版社2006：259 ［7］ 殷光虹施青孙元宁．管线用钢氢致裂纹（HIC）影响因素分 析．钢管200433（6）：20 ［8］ 张彩军蔡开科袁伟霞等．管线钢的性能要求与炼钢生产特 点．炼钢200218（5）：40 ［9］ Pressouyre G MBlondeau RCadiou L．Hsla steels with improved hydrogen sulfide cracking resistance．J Mater Energy Syst19846（1）：59 ［10］ 郝瑞辉丛晖马薇．合金元素在高级管线钢中的作用与控 制．河南冶金200614（3）：21 第8期 刘建华等： 高级别管线钢精炼工艺分析 ·791·
.792. 北京科技大学学报 第29卷 Refining process analysis of clean pipe steel LIU Jianhua,BAO Yanping,LI Taiquan,HAN Lina,DONG Xian,YANG Lingli Metallurgical and Ecological Engineering School.University of Science and Technology Beijing.Beijing 100083.China ABSTRACT Serious sampling and integrated analysis were carried out in the production of pipe steel with LF- VD.RH LF and LF-RH refining processes.It is shown that high grade pipe steel can be produced with the three refining processes,but the purity and cleanness of the steel produced with LF-RH process are higher:the functions of different refining instruments are distinct,but they are affected effected by up and dow n working procedures because of the conjunction and restriction of the quantity and composition of refining slag and other factors. KEY WORDS pipe steel;refining:purity;cleanliness (上接第765页) An algorithm of disappearing figure based on 3D visualization of ore deposit SU Haiyun,LI Zhongxue Key Laboratory of Chinese Ministry of Education for High-Efficient Mining and Safety of Metal Mines,University of Science and Technology Beijing Beijing 100083,China ABSTRACI A painter algorithm was proposed to better solve the disappearing problem of ore body when ore body was displayed in a graphics equipment.After taking four steps of merging plane polygon,decomposing polygon graphics into triangle graphics,sorting triangular surface treatment and building up triangle graphics for depth,ore body was disposed by the painter algorithm,and hidden line or body warded off by opaque body or other entities in original entities would be not output.When ore body was showed and printed by the graphics e- quipment,underground mining engineering body would be more realistic. KEY WORDS underground mining engineering:disappearing figure:painter algorithm;3D visualization
Refining process analysis of clean pipe steel LIU JianhuaBAO Y anpingLI T aiquanHA N L inaDONG XianY A NG L ingli Metallurgical and Ecological Engineering SchoolUniversity of Science and Technology BeijingBeijing100083China ABSTRACT Serious sampling and integrated analysis were carried out in the production of pipe steel with LF－ VDRH－LF and LF－RH refining processes．It is shown that high grade pipe steel can be produced with the three refining processesbut the purity and cleanness of the steel produced with LF－RH process are higher；the functions of different refining instruments are distinctbut they are affected effected by up and down working procedures because of the conjunction and restriction of the quantity and composition of refining slag and other factors． KEY WORDS pipe steel；refining；purity；cleanliness （上接第765页） An algorithm of disappearing figure based on3D visualization of ore deposit SU HaiyunLI Zhongxue Key Laboratory of Chinese Ministry of Education for High-Efficient Mining and Safety of Metal MinesUniversity of Science and Technology Beijing Beijing100083China ABSTRACT A painter algorithm was proposed to better solve the disappearing problem of ore body when ore body was displayed in a graphics equipment．After taking four steps of merging plane polygondecomposing polygon graphics into triangle graphicssorting triangular surface treatment and building up triangle graphics for depthore body was disposed by the painter algorithmand hidden line or body warded off by opaque body or other entities in original entities would be not output．When ore body was showed and printed by the graphics equipmentunderground mining engineering body would be more realistic． KEY WORDS underground mining engineering；disappearing figure；painter algorithm；3D visualization ·792· 北 京 科 技 大 学 学 报 第29卷
